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超声波塑料焊接在汽车灯具中的应用
近年来，随着汽车工业及交通运输业的快速发展，热塑性塑料由于其优良的机械性能、光学性能、加工性能等，在汽车上的使用量越来越大。而且塑料的加工方法也发生了变化，除了常见的注塑成型、挤出成型等加工方法，人们也尝试借用金属和木材等加工方法，对塑料进行二次加工。其中，塑料焊接就是通过加热熔化，使塑料部件连接的加工工艺。
汽车灯具是汽车上的一种主动安全部件，同时也是突出车辆风格的重要外饰，包含前大灯、后尾灯、前雾灯、侧转向灯、高位刹车灯等。在汽车灯具加工工艺中，塑料焊接经济、快捷、可靠，越来越受到汽车制造工业的青睐。研究汽车灯具的塑料焊接工艺，可以为灯具的性能优化、工艺条件的设定以及制造工业的日常管理提供支持。
汽车灯具中的塑料焊接，可以分为三种:基于热传导的方式，如热板焊接;基于热辐射的方式，如激光焊接;基于摩擦的方式，如振动摩擦焊接、超声波焊接。以下主要介绍超声波塑料焊接工艺在汽车车灯中的应用。
超声波焊接超声波焊接也是基于摩擦方式的焊接，只是摩擦生热是用超声波激发塑料作高频振动产生的。当超声波被引向焊接部位时，塑料质点被超声波激发而作快速振动并产生机械能，并转化为热，灯罩和壳体焊接部位的温度上升以至于熔化。
超声波焊接对于灯具焊接来说，是最常用的焊接方式之一。而且是最快捷的焊接方式，超声波焊接的焊接时间通常在1s以内。超声波焊接采用的是高频率、低振幅的焊接方式，因此焊接质量也较高，焊接频率的范围为20kHz～40kHz，振幅的范围为2.5μm～0.25mm。超声波焊接的焊接设备包含四个基本构件:高频电流发生器、换能器、焊具、底座。
影响焊接质量的工艺参数有:频率、振幅、焊接时间和焊接压力。由于频率决定于焊接设备的选择，以下主要讨论其他三个影响的工艺参数。
1振幅
振幅是灯具进行超声波焊接时，首先需要考虑的工艺参数。由于焊接材料本身的物理性质不同，焊接材料对振幅变化的敏感性也不同。因此，每种材料都有其达到热熔的最低振幅。因此所选择的振幅必须大于最低振幅，焊接材料才能达到热熔的效果，而且焊接强度与振幅的关系也十分密切。灯具常用材料的振幅范围:ABS(20μm～30μm)、PM-MA(20μm～35μm)等。灯具超声波焊接所用的振幅，必须随着焊接材料和灯具焊接面的形状进行调整。
2焊接时间
焊接时间是指超声触发开始，到停止对焊接部位加压为止，包含超声时间和保压时间。焊接时间越长，传递到被焊接部位上的能量越多，则升温越快，塑料热熔就越多，焊接效果越好。但是焊接时间也不能过长，焊接时间太长，灯具焊接部位容易产生溢料、飞边等外观问题，影响灯具的外观质量。
3焊接压力
一般来说，需要对灯罩和壳体施加一定的压力，使焊接部位的表面有一定的接触，从而达到焊接的效果。压力过低，焊接部位的表面接触效果不好，则需要较长的焊接时间，同时焊接强度也不好。压力过高，焊接部位有可能发生表面破裂，影响焊接质量。因此，以上三种工艺参数需要综合进行调整，才能得到优良的焊接质量。
此外，影响超声波焊接的因素还有熔点、材质、添加剂等。所焊接的两种塑料的熔点要尽可能接近。吸湿性材质的树脂，含水量过大，会影响焊接强度和焊接面的外观。有些添加剂会提高焊接效果，但是含量也不能过大，否则会产生相反的效果。
随着汽车工业的发展，汽车灯具的发展更是越来越快，各种塑料焊接技术也得到了长足的发展。但是塑料焊接机制复杂，焊接质量受各种因素影响。除了采用试验设计方法进行工艺参数调整外，可以引入有限元分析，模拟焊接过程中工艺变化对应关系，减少试验次数，降低生产成本。随着研究的不断深入，各种塑料焊接技术的影响因素会越来越明确，从而塑料焊接技术在汽车灯具行业将得到更好的应用。
