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影响超声波塑料焊接工艺因素

影响超声波塑料焊接工艺因素

影响超声波塑料焊接主要的工艺因素你知道多少?

随着现代工业的发展,塑胶和复合塑料取代金属材料当做结构材料已成为市场需求,塑料和高分子材料在制造业各领域的应用日益壮大,在机械制造,航天航空,汽车、电子、日常化工的行业均有由塑料和复合材料制作的产品。

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传统方法

在复杂的热塑型塑料件生产中,将注塑出的多个连接连接在一起,通常是经济有效的办法,只需要选择各种各样的连接方式,如连接机械夹紧和融化连接即焊接。由于焊接过程时间短,生产高效率和确保较高的连接强度,所以特别适用于热缩型塑料的连接,在焊接技术上,仍然采用传统的方法,主要是热接触焊和热风焊接的方法,已满足不了现代产业发展的需求,特别是工业生产自动化的要求,超声波塑料焊接以其,高效高质的优越性脱颖而出并占领市场已势在必行,是一种经济高效环保的新工艺新技术,它几乎完全克服了传统塑件焊接方法的弊端,已经预示出极好的未来发展趋势,基本上覆盖了制造业的各个领域。强度。
但目前人们对超声波塑料焊接的基本原理的探究仍比较欠缺,满足不了超声波塑料焊接的工业应用需求,超声波塑料焊接机械及声学、电子技术,计算机、计量技术,机械高分子材料、自动控制等学科。它是多学科的交叉领域,因此给超声波塑料焊接的研究带来相当的难度。超声波塑料焊接机理与理论分析和实验相结合的方法,研究超声波塑料焊接区域材料的熔接行为,为建立超声波焊接工艺规范,提高焊接强度奠定基础。

超声波塑料焊接要求

1.热阻要达到工件的熔点

超声波换能器把电能转换为机械后,通过工件物质分子进行传导,超声波声波在固体中的传导声阻远小于在空气中的声阻,当声波通过工件接缝时,缝隙中的声阻大,产生的热能相当就大。温度首先达到工件的熔点,再加上一定的压力,使接缝熔接。而工件的其它部分由于热阻小,温度低不会熔接

2.两种工件一定要可熔接

不同种材质之间有的能更好地焊接,有的是基本能相熔,有的是不相熔的。同一材料之间熔点是相同的,从原理讲是可以焊接的,但是当要焊接的工件的熔点大于350℃时,就不在适合用超声焊接了。因为超声是瞬间使工件分子溶化,判断依据是在3秒之内,不能良好熔接,就应该选择其它焊接工艺。如热板焊接等。一般来讲ABS料是最容易焊接,尼龙或PP料是最难熔接的。

3.接缝面积有一定的要求

当瞬间能量产生时,接缝面积越大,能量分散越严重,焊接效果越差,甚至无法焊接。另外超声波是纵向传波的,能量损失同距离成正比,远距离焊接应控制在6厘米以内。焊接线应控制在30-80丝之间为宜,工件的壁厚不能低于2毫米,否则不能良好熔接,特别是要求气密的产品。

4.输出功率要衡定

超声波焊接机输出功率的大小,同压电陶瓷片的直径和厚度、材质、设计工艺决定,一旦超声波换能器定型,最大功率也就定型了,衡量输出能量的大小是一个复杂的过程,不是超声波换能器越大,电路使用超声波功率管越多,输出能量就越大,它需要相当复杂的振幅测量仪,才能准确测量其振幅。

影响因素

1.振幅:声学系统输出的机械振幅是超声波塑料焊接时首要选择的工序参数,从塑料升温角度来看,由于其性质不同,塑料焊接振幅的发热率和表面温度率不同,每种材料都有以达到融化温度的最小振幅,如果振幅不够塑料很难达到使之融化的温度。
因此塑料的焊接强度与振幅有密切的关系,超声波塑料焊接所需的振幅由变幅杆的形状和材料来调整。另外焊接形式不同,所需变幅杆也不同,如嵌插和铆接所需要的振幅偏大,平面焊所需的振幅较小。即焊接输出的振幅要随加工件的种类和焊接形式而改变。
2.超声时间:超声时间是由超声触发开始,到超声结束的时间,超声时间越长传递到工件上的能量就越多,工件温升就越高,融化数量就会越多,但是过强的焊接时间会使工件表面温度过高产生过坏,会产生溢胶,破坏零件表面,使工件上原地焊接区的非焊接表面产生“粘连”,超声时间过短,塑料不能融化或融化量过少不能使工件可靠焊接。
3.保压时间:保压时间是指超声已经停止,让焊接件在压力作用下相互紧贴及其固化所持续的时间。保养的目的是指焊件在一定的压力下相互紧贴,这样使两焊件的接触面的融化材料相互融合冷却凝固,从而两工件能够很好的焊接在一起
4.触发压力:触发压力是指超声波能量传递到工件之前,焊头施于工件上最大预压力。
焊头下降到与工件接触后,在工件上建立起压力,使接合面紧密接触时,超声焊接机开始产生超声波。
如果触发压力过小接触面不能紧密接触超声波,就不能使工件接触面表面 融化,产生具有较高强度的接头
5.焊接压力:一般来说,应对工件是以足够的压力使整个结合表面都有较好的接触压力,过低会延长焊接时间,这样会使工件上产生焊缝和质量不佳,压力过高会使焊接破裂,使界面融合较差影响焊接强度和焊接品质
6.频率追踪:鉴于焊接过程中焊接位置和焊接压力的影响,可能会导致超声波频率的变化频率跟踪是选用自适应方法追踪超声波的频率,使其基础保持不变。