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塑料超声波焊接对塑胶材质的要求

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发表时间:2018-06-02 15:02作者:李工 13510929282来源:深圳市恒波超声波设备有限公司网址:https://www.chaoshengbohanjieji.com/h-nd-96.html

一、塑胶材质对超声波焊接的影响

  超声波塑料焊接可焊性取决于公式:G=KEμλ/ρct

K为焊件形状因子    E为弹性模量    μ为摩擦系数    λ为热导率    ρ为密度    c为比热容    t为熔点


     超声波焊接质量与弹性模量、摩擦系数、热导率成正比,与其 密度、比热容、熔点成反比。

     超声波焊接质量主要与材料的熔点和表面摩擦系数有关。这些参数因材料和温度的不同而不同,它们在超声波焊接过程中的变化将影响超声波焊接区域的温度、应力和变形,从而影响超声波焊接质量。


     但是超声波超声波焊接时间很短,很难通过试验控制参数的变化,国内外学者利用数值模拟方法来解决这一问题。刘川利用有限元方法,分析超声波焊接过程中聚氯乙烯(PVC)的物理参数的影响,得到了超声波焊接区域温度沿试样厚度成正比 。

影响超声波焊接的因素.png


    *   焊接材料改性的影响



     超声波焊接材料的改性会影响超声波焊接质量,纤维等填料的加入能够提高高分子材料的硬度,有利于超声波的传递,在适宜的工艺条件下填料加入可以提高超声波焊接接头强度。


常见塑料的超声波焊接性能.png

超声波塑料焊接材料分析表



     材料表面粗糙度的影响



     增加材料表面粗糙程度可以降低声阻抗,提高表面能流密度,从而提高其超声波焊接质量。采用表面有滚制花纹的膜材料能够得到更高的超声波焊接质量,比表面光滑的 PP 膜的超声波焊接接头强度提高接近一倍。

   

材料搭接宽度的影响


     材料搭接宽度的增加使超声波焊接接头强度降低。因为随着搭接宽度增加,超声波焊接接头边缘应力集中增加,边缘出现的微裂纹增多,接头强度降低。超声波焊接用层合法和浸渍法制备的玻璃纤维改性PP,超声波焊接接头强度都随着宽度增加而降低 。需要焊接强度较高,就需要更宽和更高的超声波焊接线。

                                              各种各样的超声波焊接线设计

超声波熔接线设计.png




焊接面到焊头距离的影响



     材料超声波焊接面到焊头的距离达到半波长值时超声波焊接接头强度最大 。

超声波在塑料中传递主要是纵向波,最大纵向波峰值往往出现在半波长,距离接近半波长时超声波传递给超声波焊接界面热能量最多,能得到良好的超声波焊接接头 。

近场超声波焊接和远场超声波焊接.png


近场超声波焊接和远场超声波焊接



塑料注塑加工条件的影响


超声波在塑料件中传递,塑料件难免会对超声波能量有吸收和损耗,从而对超声 效果产生一定的影响,塑料一般有晶体、非晶体材料之分,按硬度有硬胶和软胶之分,还有模数的区分,通俗地来说,硬度高,低熔点的塑料超声加工性能优于硬度低、高熔点的塑料。因此,这就牵涉到超声波加工 的 问题

塑料件经过注塑、挤压或吹塑等的不同加工条件以及不同的加工形式都会 对超声焊接产生一定 的影响。


A:湿度缺陷:湿度缺陷一般在制作有条纹或疏松的塑料件过程中形成,湿度缺陷在焊接中衰减有用能量,使密封位渗水,加长焊接时间,所以湿度高的塑料件在焊接前要作烘干处理。如聚甲醛等。


B:注塑过程的影响:

注塑过程参数的调整会引致如下缺陷:

①尺寸变化(收缩、弯曲变形)       ②重量变化           ③表面损伤           ④统一性不佳


C:保存期:塑料件注塑加工出来后,一般最少放置24小时后,再进行焊接,以消除塑料件本身应力、变形等因素。无定形塑料通过注塑出来的塑料件可不按此要求。


D:再生塑料

再生塑料的强度比较差,对超声波焊接适应性也较差,所以如用再生塑料,各种设计尺寸均要酌情加以考虑。


E:脱模剂和杂质

脱模剂和杂质对超声波焊接有一定的影响。




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