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抗疫前线的超声波口罩焊接技术

2021-06-23 09:22
随着科学技术的日新月异,超声波技术距离人们的生活越来越近,使用范围也越来越广。在军事领域,潜艇模仿海豚,通过潜艇上的声呐系统发出的超声波来探测水下目标。由于超声波在液体中衰减极小,故在伸手不见五指的深海中也可实现远距离监测,是迄今为止最有效的深海探测方式。另外,超声波还可应用于武器。超声波武器发射的高频声波可以在一定程度上引起强气压,并造成人体视物模糊、恶心等生理反应。在科研领域,有一种名叫非晶合金的新型材料在电阻焊接时易发生晶化、氧化,此时超声波焊接就体现出了它杰出的优势:传统的电焊工艺需要靠高温熔化来实现两个工件的结合;使用超声波进行焊接,只需要保持一定的压力,利用超声波连续振动使被焊接的上下工件产生摩擦、形变,就能使结合面处的温度上升。这种技术实现了不熔化的固体焊接,有效地避免了电阻焊接过程中产生的飞溅和氧化现象。
 
在最新款的高端智能手机中,非晶合金被用作屏幕旋转结构的鹰翼铰链,由此可见该材料的特殊之处。科研人员最新发现,利用超声波技术,可以实现非晶合金的室温制造与成型,完全突破了传统的制造与成型方法,在该领域中引起了广泛关注。

疫情期间,医用口罩对每个人都相当重要。佩戴口罩虽然不是万能的,但是在很大程度上能过滤掉空气中的飞沫、粉尘、废气等污染物,减少传染性疾病的发生。口罩通常是由熔喷布、无纺布、口罩带、鼻梁筋组成。口罩一般是通过超声波焊接制作而成的。超声波焊接具有可靠,高效,经济且安全的焊接过程。与热焊接方式或粘合工艺相比,采用超声波对非织造材料进行焊接、层压、切割和压花具有优势。超声波焊接因为在焊接过程中不会产生辐射热,因此不会发生硬化反应,可保持非织造布材料表面柔软。由于不需要粘合剂或胶水,因此在生产过程中不会在设备或材料上残留粘合剂。超声波技术使口罩生产具有更加清洁性。
 
作为阻断病毒传播路径必不可少的医疗用品,口罩在各国成为供不应求的硬通货。而防护效果最好的KN95口罩,也与超声波有关。超声波焊接技术是KN95口罩自动化生产线核心组成部分。KN95口罩由5层到6层无纺过滤布、鼻梁条、耳带等组成。KN95口罩自动化生产线则由无纺过滤布上料机构、鼻梁条超声波焊接机构、耳带超声波焊接机构和口罩折叠机构等组成。以耳带焊接机构为例,它利用超声波传输的高频振动使口罩的耳带与无纺过滤布表面相互摩擦,产生局部高温,从而使无纺过滤布与耳带熔合。超声波停止之后,继续保持一段时间的压力,使连接处固化成型,这样焊接后的强度接近原材料的强度。


口罩生产中使用的超声波焊接技术
口罩生产中使用的超声波焊接技术

 
超声波焊接优势: (1)环保:无需传统的溶剂、粘结剂和热合工艺,不消耗大量热源,属于无污染、无毒安全生产; (2)智能:工作时自动搜频,自动跟频,程序可控。超声振幅由0%~100%无级可调,可匹配不同热塑性材料的焊接; (3)高效:焊接速度快、强度高,焊接成本低,可实现自动优质焊接。 (4)美观:焊口光洁平整,外形美观。
 
此外,KN95口罩上面的压痕、封边、鼻梁线的装配也都是通过超声波焊接工艺来完成的。大家不妨拿一个KN95口罩,摸摸衔接处,感受下超声波焊接技术的实战成果吧。