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超声波塑料焊接技术之:超声波焊接原理与焊接过程

 超声波塑料焊接技术之:超声波焊接原理与焊接过程

近年来,随着塑料及复合材料大量应用于生产,工业生产和日常生活中以及电子工业的飞速发展和新型大功率换能器的出现,塑料超声波焊接以其焊接速度快焊缝质量好易于自动化,适合大批量生产等优势得到了极为广泛的应用,并且成为最常用的塑料焊接方法。超声波焊接是最常用的塑料焊接技术,在塑料加工业久享盛誉。由于焊接速度快、低能耗、焊缝质量一致性与再现性好,该技术是包装、汽车、医疗、电气、电子、家用器具行业大批量生产应用的首选焊接技术。

超声波焊接原理:超声波焊接的基本原理是利用超声频机械振动(频率为 10~70 kHz,振幅为 1~250 μm)作用于塑料零件,使其在压力下产生局部加热(发热是由于表面和分子间摩擦综合作用的结果)和熔化而形成焊缝。

超声波焊接过程:超声波焊接过程分为 4 个阶段:1阶段:焊头与零件接触,施压并开始振动。摩擦发热量熔化导能筋,熔液流入结合面。随着两零件之间距离的减少,焊接位移量(两零件之间由于熔体流动产生的距离减小值)开始增加。起初焊接位移量快速增加,然后在熔化的导能筋铺展并接触下零件表面时放慢增速。在固态摩擦阶段,发热是由于两表面之间的摩擦能和零件中的内摩擦产生的。摩擦发热使聚合物材料升温至其熔点。发热量取决于作用频率、振幅和压力。

2阶段 :熔化速度增加导致焊接位移量增大及两零件表面相接触。此阶段形成薄的熔化层,由于持续发热,熔化层厚度增加。此阶段的热量是由黏性耗散(viscous dissipation)产生。

3阶段:焊缝中溶液层厚度保持不变且伴随着恒温分布,出现稳态熔化。

4 阶 段 :在 经 过 设 定 的 时 间 或 达 到 特 定的能量、功率级或距离之后,电源切断,超声振动停止,开始进入第 4 阶段。压力得以保持,使部分额外熔液挤出结合面。在焊缝冷却和凝固时达到最大位移量,并发生分子间扩散。

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