PA66尼龙加玻璃纤维塑料的超声波焊接工艺介绍

　　本文介绍一款汽车配件用超声波焊接遇到的问题和处理方法，该产品用尼龙PA66+30%GF玻璃纤维注塑，在尼龙中添加玻璃纤维、增韧剂等共混资料的力学性能，结果标明随玻纤含量的添加，塑胶的拉伸强度、弯曲强度有大幅度的进步，冲击强度则较为复杂，增韧剂添加，塑胶的韧性大幅度的进步。尼龙属于半结晶聚合物，该聚合物分子排列有序，有明显的熔点和再度凝固点，固态的半晶体聚合物有弹性，能够吸收高频机械振动，不宜于超声波震动的能量传输，需要大功率的超声波焊接机强劲的振幅和能量，才能的达到一个狭窄的温度范围进行有效的将焊接面熔化并瞬间凝固成型。

　　尼龙材质可以用超声波焊接设备焊接，但是材质很不好焊接，超声波焊接不对材质有要求，焊接结构也有要求，本材质有超声波焊接结构设计的产品肯定可以焊接，如有需要可达到水密气密等各种密封要求，焊接牢固度也很强。

用途广，是以塑代钢、铁、铜等金属的好材料，是重要的工程塑料；铸型尼龙广泛代替机械设备的耐磨部件，代替铜和合金作设备的耐磨损件。适用于制作耐磨零件，传动结构件，家用电器零件，汽车制造零件，丝杆防止机械零件，化工机械零件，化工设备。如涡轮、齿轮、轴承、叶轮、曲柄、仪表板，驱动轴，阀门、叶片、丝杆、高压垫圈、螺丝、螺母、密封圈，梭子、套简，轴套连接器等。

      尼龙塑料材质超声波焊接样板，汽车压力容器超声波密封焊接

　　随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对尼龙的需求将更高更大。特别是尼龙作为结构性材料，对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龙的固有缺点也是限制其应用的重要因素，特别是对于PA6、PA66两大品种来说，与PA46、PAl2等品种比具有很强的价格优势，虽某些性能不能满足相关行业发展的要求。

      上图为一款军用通讯天线，采用PA66+GF30% 材料 ，工作环境苛刻， 经过我司超声波焊接后，可达到防水，耐冲击，耐高温等条件，暴力剖开后，不会从焊接结构出断裂，说明焊接达到了塑料的本体强度。

　　因此，必须针对某一应用领域，通过改性，提高其某些性能，来扩大其应用领域。 由于PA强极性的特点，吸湿性强，尺寸稳定性差，但可以通过改性来改善。

对于尼龙等不易焊接的半结晶聚合物不能按照常规的方法来设计焊接线，它的连接力主要从能量导向柱的底盘宽度来获得，这种情况下焊接线的宽度和高度都较大，要考虑到焊接后的溢料问题，因为这种不易焊接的材料如果要达到较高的连接力和密封性，焊接线处要融合的非常好，一般会溢料。

尼龙一般都会添加30%玻纤增强尼龙注塑成型，尼龙属于半结晶聚合物，半结晶聚合物有弹性，能吸收部分高频机械振动，不易于将超声波振动能量传至结合面，需要更高的振幅和能量才能把半结晶型的结构打断从而使材料从固态变为融化状态，而融化的材料一旦离开热源，温度有所下降，尼龙就会迅速凝固，所以添加25%以上玻纤的尼龙很难保证产品的密封性。

　　这款产品要求防尘防水密封等级比较高，这种比较难焊接的材质，超声波焊线至少做到0.5MM以上，超声波焊接线采用凸凹槽的设计方法，方便产品定位，避免焊接后溢胶。对于较大的产品，因为注塑时很难控制尺寸误差和扭曲变形，导致超音波熔接生产作业时产品尺寸不一致，超声波模具需要放大尺寸才可以确保每个产品焊接的一致性。空气压力需要达到6mpa，利用模具穴位靠压力实现塑胶之间的接触面均匀吻合。调节到提前发震模式，避免压力过大影响超声波能量输出。保压时间需要提高到5秒以上，才能预防因为产品本身变形的因素导致不能够凝固成型。

   对于一些较难以焊接的塑料，如PA6或PA66，PP，PET，PPS等塑料，根据多年的实战经验，建议采用功率较大的机型，如产品体积较小的采用20khz采用3000W机型，提交加大的采用15khz，3500W或4200W机械，制作超声波模具时，振幅设计要足够大。这样才能在较短的时间内把产品焊接完成，如果振幅不够，焊接时间就会变得较长，这将不利于超声波的熔接，甚至出现其他的不良结果。