超聲波焊是一種快捷，干凈，有效的裝配工藝，用來裝配處理熱塑性塑料配件，及一些合成構件的方法。目前被運用的朔膠制品與之間的粘結，朔膠制品與金屬配件的粘結及其它非朔膠材料之間的粘結！它取代了溶劑粘膠機械堅固及其它的粘接工藝是一種先進的裝配技術！超聲波焊接不但有連接裝配功能而且具有防潮、防水的密封效果。

超聲波的優點：

1，節能
2，無需裝備散煙散熱的通風裝置
3，成本低,效率高
4，容易實現自動化生產！

超聲波焊接機的工作原理!

　　超聲波焊接裝置是通過一個電晶體功能設備將當前50/60hz的電頻轉變成20khz或40khz的電能高頻電能，供應給轉換器。轉換器將電能轉換成用于超聲波的機械振動能，調壓裝置負責傳輸轉變后的機械能至超聲波焊接機的焊頭。焊頭是將機械振動能直接傳輸至需壓合產品的一種聲學裝置。

　　振動通過焊接工作件傳給粘合面振動磨擦產生熱能使塑膠熔化，
振動會在熔融狀態物質到達其介面時停止，短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時產生個強分子鍵，
整個周期通常是不到一秒種便完成，但是其焊接強度卻接近是一塊連著的材料!!

焊接：

指的是廣義的將兩個熱塑性塑料產品熔接的過程。當超音停止振動時，
固體材料熔化，完成焊接。其接合點強度接近一整塊的連生材料，
只要產品的接合面設計得匹配，
完全密封是絕對沒有什么問題的，

碟合：

熔化機械鎖形成一個材質不同的塑料螺栓的過程。

嵌入：

將一個金屬無件嵌入塑料產品的預留孔內。
具有強度高，成型周期短安裝快速的優點��！
類似于模具設計中的嵌件！

ultrasonic welding 1

ultrasonic welding 2

ultrasonic welding 3

ultrasonic welding 4.

彎曲/生成
　
　　音波將配件的一部分熔化再組成一個塑料的突起部位或塑料管或其它擠出配件。這種方式的優勢在于處理的快速，較小的內壓，良好的外觀及對材料本性的克服。

點 焊

　　點焊是對沒有預留也或能源控制的兩個熱塑塑料組件的局部焊接。點焊也能產生一個強有力的粘合構造，尤其適合一些大型配件、有突起的塑料片或澆注的熱塑塑料以及那些結構復雜、難以進入接合面的產品。

剪 切

　　切和封口一些有序與無序的熱塑材料的超音波工藝。用這種方法密封的邊緣不開裂，且沒有毛邊、卷邊現象。

　　紡織品/膠片的密封 紡織品品及一些膠片的密封也可用到超音波。它可對膠片實行緊壓合，還可對紡織品進行整潔的局部剪切與密封�？p合的同時也起到了裝飾的作用。
影響超音波焊接的因素

　　說起熱塑塑料的可焊接力，不能不說到超音波壓合對各種樹脂的要求。其 主要的因素包括聚合物結構，熔化溫度、柔韌性（硬度）、化學結構。

聚合物結構

　　非結晶聚合物分子排列無序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化 及至流動的溫度（tg玻璃化溫度）。這類樹脂通常能有效傳輸超音速振動并在相當廣泛的壓力/振幅范圍內實現良好的焊接。

　　半結晶型聚合物分子排列有序，有明顯的熔點（tm熔化溫度）和再度凝固點。固態的結晶型聚合物是富有彈性的，能吸收部分高頻機械振動。所以此類聚合物是不易于將超聲波振動能量傳至壓合面，幫要求更高的振幅。需要很高的能量（高熔化熱度）才能把半結晶型的結構打斷從而使材料從結晶狀態變為粘流狀態，這也決定了這類材料熔點的明顯性，熔化的材料一旦離開熱源，溫度有所降低便會導致材料的迅速凝固。所以必須考慮這類材料的特殊性（例如：高振幅、接合點的良好設計、與超音夾具的有效接觸、及優良的工作設備）才能取得超聲波焊接的成功。

聚合物：熱塑性與熱固性

　　將單體結合在一起的過程稱為“聚合”。聚合物基本可分為兩大類：熱塑性和熱固性。熱塑性材料加熱成型后還可以重新再次軟化和成型，基所經歷的只是狀態的變化而已-這種特性使決定了熱塑性材料超音波壓合的適應性。熱固性材料是通過不可逆反的化學反應生成的，再次加熱或加壓均不能使已成型的熱固性產品軟化，所以傳統上一直認為熱固性材料是不適合使用超音波的。

熔化溫度

　　聚合物的熔點越高，其焊接所需的超音波能量越多.

硬度（彈力系數）

　　材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振動是很有影響的�？偟恼f來，愈硬的材料其傳導力愈強。

超聲波熔接 ：

　　以超聲波頻率振動的焊頭，在預定的時間及壓力下，磨擦生熱，令塑膠接面相互熔合，既牢固，又方便快捷

超聲波埋插：

　　由焊頭送到金屬及塑膠間的超聲波震動，磨擦生熱令塑膠接觸面熔化，使金屬椿擠入塑膠孔內。

超聲波鉚接，成形包覆：

　　塑膠件上的梢子，通過金屬件的孔，以高震幅焊頭震動梢端，使其熔解，順著焊頭的接觸面變為鉚釘形狀，將金屬板鉚住


超聲波點焊

　　將兩層塑膠板焊接，焊頭中央的導梢以超波震動攢穿上層塑膠板，由于震動能產生離析，塑膠接面間接產生磨擦熱，令兩層塑膠板熔接。

二.超聲波塑料焊接的相容性和適應性：

　　熱塑性塑料,由于各種型號性質不同,造成有的容易進行超聲焊接,有的不易焊接.如圖表中黑方塊表示兩種塑料的相容性好,容易進行超聲焊接,圓圈表示在某些情況下相容,焊接性能尚可,空格表示兩種塑料相容性很差,不易焊接.

超聲波焊接的焊口設計：

　　兩個熱塑性塑料零件的超聲波焊接要求超聲波振動通過焊接頭傳遞到組合件的上半部, 后傳至兩半的結合處或界面上.在此,振動能量轉換成熱能,用以熔化塑料.當振動停止后,塑料在壓力下固化,在結合面上產生焊接.

　　兩個結合表面的設計,對于獲得 佳焊接結果來說是非常重要的.有各種各樣的連接設計,每一種都有特色和優點.各種設計的使用取決于許多因素,例如塑料類型、零件幾何形狀、焊接的要求（即粘性、強度、密封等）.

夾具裝置：

　　塑料超聲波焊接的一個重要因素是夾具裝置.夾具裝置的主要用途是固定零件,使之與焊接頭對準,同時對組合件提供適當的支撐.被焊接的材料、零件幾何形狀、壁厚和零件的對稱性均可影響能量向界面的傳遞,因此設計夾具時必須加以考慮.

　　某些用途,例如鉚接和嵌插,要求在焊接頭接觸區下面有堅硬的承托裝置.鋁質的夾具裝置可提供必要的剛度,可以鍍鉻來防止零件出現疤痕和提高耐磨性.

　　在一些用途中,夾具必須具有一定程度的彈性以保證在連結區產生異相狀態.異相狀態一般在 差的結合處出現,這是待焊接的范圍；不過,由于某些零件材料和幾何形狀,結合的兩半可能合成一整體,上下同時振動,如果這種狀態出現,將承槽由剛性材料改為彈性材料,或者將硬度計由軟性材料改為另一種材料,往往足以在連結區重新建立異相狀態.

　　簡單的實驗性夾具可用木料、環氧樹脂或熟石膏建造.對于更精密、更長壽命的夾具將要用鋁、鋼、黃銅、鑄塑尿烷,或其它的彈性材料.夾具設計范圍廣,從快速拆卸夾具到簡單的金屬板均有.應用的要求和生產率通常決定夾具的設計。

　　上圖表示簡單的對接焊連接和有能量導向部分的理想連接的時間--溫度曲線.能量導向部分允許迅速焊接,同時達到 大的強度.在導向部分的材料如圖示在整個結合區內流動.

　　上圖表示焊前按要求比例設計能量導向部分改進對接焊與導致的材料流動.工件尺寸的選擇應是如圖示能量導向部分熔化后足夠分布于結合面之間,通常,對于易焊的樹脂能量導向部分 小高度為0.010英寸（0.25毫米）.對于某些需要高能量的樹脂,即結晶型、低剛度或高熔化溫度的非晶型（例如聚碳酸酯、聚砜）樹脂,需要較大的能量定向部分,其 小高度為0.020英寸（0.5毫米）。在工件之間對齊的方法,例如銷釘和插口,應包括在工件設計中。必須指出,為熔劑焊封所作的設計一般可以修改,以符合超聲波焊接的要求。

要避免：

　　能量導向部分設計的典型錯誤是將結合面削成45度的斜面.

　　上圖表示這樣做的結果.

　　上圖表示便于對齊的階梯式連接.這種連接設計適合于在側面不宜有過多的熔體或溢料之場合

榫槽連接法：

　　主要用于焊接和防止內外燒化.不過,需要保持榫舌兩側的間隙使模制較困難.錐度可根據模塑實踐經驗進行修改,但必須避免在零件之間產生任何障礙。

　　上圖表示適用于超聲波焊接的各種基本能量導向連接法,這些可作為典型連接部分的參考,對具體用途應稍作修改。

　　上圖表示需要嚴密封接時所用的剪切連接法,特別適合于晶型樹脂（尼龍、聚甲醛、熱塑性聚酯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯硫）.因為晶型樹脂從固態到熔化改變迅速、溫度范圍窄、能量導向式連接就不是 佳方法,原因是來自導向部分的熔融樹脂在它能與相結合的表面熔合之前會迅速凝固

• 上一條信息：鋁合金攪拌摩擦焊的分析
• 下一條信息：熱板焊接機是如何工作的？