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塑料超声波焊接工艺

2021-06-28 17:18
热塑性塑料及热塑性复合材料的焊接是指通过加热使聚合物界面熔融(或软化)并熔接,从而将部件连接在一起的加工方法。由于界面强度是由界面处聚合物长链分子间扩散形成的,所以有时也称为熔接。超声波焊接是热塑性材料和热塑性复合材料熔接的常用方法。塑料超声波焊接工艺通过在焊件施加低振幅(10~250)高频率机械振动来完成焊接。超声波焊接经常用来焊接由于复杂或价格较高而不能整体成型的部件。
塑料超声波焊接工艺
 

塑料超声波焊接工艺


热塑性塑料的超声波焊接有两种工作模式:切入式焊接和连续焊接。切入式焊接是一个不连续的过程:超声波焊具插入待焊件中进行焊接,焊接结束后收回。在连续焊接中,超声波焊具在一定压力下或固定间隙下一直保持与焊件接触,焊件以连续方式抽出(通常为薄膜或纤维)。

超声波焊接工作模式
材料的切入式超声波焊接常用于焊接、铆接、导入和压型。切入式超声波焊接是将待焊件放入夹具中,起动程序施加超声波能量进行焊接,结束后取走焊件。切入式焊接过程可以手动或自动,整个切入式焊接周期短的可以达到几分之一秒,长的为20~30s。

连续超声波焊接几乎只用于连接薄膜和纤维。被连接材料置于焊头和夹具之间并以一定的速度喂入。这种应用类似于塑料缝合,并且许多连续超声波焊接设备的设计无论是外观还是功能都像一台缝纫机。但对于较大的连续焊接焊件,焊接设备通常很大,其设计就与缝纫机完全不同。材料在连续超声波焊接过程中所承受的力和振动与切入式焊接类似。通常焊头和夹具边缘在材料进入位置为圆形。当材料进入焊头和夹具之间时,压力逐渐增加,且材料上所施加的超声波振动也逐渐增加,直到力达到稳定状态。因为材料在焊头与夹具的缝隙中,所以冷却过程中的保持压力可以由相邻已经焊好的材料(已冷却和固化)施加。
 
超声波焊接工艺特性超声波焊接通常有两种形式:近场焊接和远场焊接。目前工业上广泛使用的20kHz焊接系统中,将焊头/部件界面与焊接面之间距离小于6mm的称为近场焊接,距离大于6mm的称为远场焊接。
①近场焊接主要包括焊件的机械振动、热塑性塑料的黏弹性加热、热传递、流动和浸润、分子间扩散、冷却和重新固化等6个阶段。在近场焊接中,焊接面的振幅与焊头表面的振幅接近。
②远场焊接由于焊头与部件接触面到焊接面之间的距离大于6mm,所以在20kHz频率下,塑料部件中的波长为6~13cm。频率越高,波长越短,6mm的距离相对太大以至于不能忽略微波在部件中传播的影响。

塑料超声波焊接工艺是一门新型高效的塑料连接固定技术 。 由于其高效的生产效率 、 低廉的设备投资和可靠的质量保证 , 它正得到越来越广泛的推广和应用。