超聲焊原理

通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)，有些許保壓時間，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料本體強度。

由于超聲波焊接具備以下的優(yōu)點：（1）節(jié)能 （2）無需裝備散煙散熱的通風裝置 （3）成本低,效率高 （4）容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，因此超聲焊在塑膠、電子、電器、汽車配件、包裝、環(huán)保、醫(yī)療器械、無紡布、玩具、通信器材等行業(yè)都被使用。它取代了溶劑粘膠,機械固定及其它的粘接工藝,是一種先進的裝配技術。 超聲波焊接不但有連接裝配功能而且具有防潮、防水的密封效果。因此，被廣泛廣泛應用于電子器件中引線與鍺、硅上的金屬鍍膜的焊接，集成電路中各種金屬（鋁、銅、金、鎳）與陶瓷、玻璃上的金屬鍍膜的焊接，熱電偶焊接，化學活性物質如炸藥、試劑、易爆品的封裝焊接等。

超聲焊熔接法

以超音波超高頻率振動的焊頭在適度壓力下，使二塊塑膠的接合面產(chǎn)生磨擦熱而瞬間熔融接合，焊接強度可與本體媲美，采用合適的工件和合理的接口設計，可達到水密及氣密，并免除采用輔助品所帶來的不便，實現(xiàn)高效清潔的熔接。

超聲焊鉚焊法

將超音波超高頻率振動的焊頭，壓著塑膠品突出的梢頭，使其瞬間發(fā)熱融成為鉚釘形狀，使不同材質的材料機械鉚合在一起。

超聲焊埋植

藉著焊頭之傳導及適當之壓力，瞬間將金屬零件（如螺母、螺桿等）擠入預留入塑膠孔內(nèi)，固定在一定深度，完成后無論拉力、扭力均可媲美傳統(tǒng)模具內(nèi)成型之強度，可免除射出模受損及射出緩慢之缺點。

超聲焊成型

本方法與鉚焊法類似，將凹狀的焊頭壓著于塑膠品外圈，焊頭發(fā)出超音波超高頻振動后將塑膠溶融成形而包覆于金屬物件使其固定，且外觀光滑美觀、此方法多使用在電子類、喇叭之固定成形，及化妝品類之鏡片固定等。

超聲焊點焊

A、 將二片塑膠分點熔接無需預先設計焊線，達到熔接目的。

B、 對比較大型工件，不易設計焊線的工件進行分點焊接，而達到熔接效果，可同時點焊多點。

超聲焊切割封口

運用超音波瞬間發(fā)振工作原理，對化纖織物進行切割，其優(yōu)點切口光潔不開裂、不拉絲。

熱阻要達到工件的熔點

超聲波換能器把電能轉換為機械后，通過工件物質分子進行傳導，超聲波聲波在固體中地傳導聲阻遠小于在空氣中的聲阻，當聲波通過工件接縫時，縫隙中的聲阻大，產(chǎn)生的熱能相當就大。溫度首先達到工件的熔點，再加上一定的壓力，使接縫熔接。而工件的其它部分由于熱阻小，溫度低不會熔接。

兩種工件一定要可熔接

不同種材質之間有的能更好地焊接，有的是基本能相熔，有的是不相熔的。同一材料之間熔點是相同的，從原理講是可以焊接的，但是當要焊接的工件的熔點大于350℃時，就不在適合用超聲焊接了。因為超聲是瞬間使工件分子溶化，判斷依據(jù)是在3秒之內(nèi)，不能良好熔接，就應該選擇其它焊接工藝。如熱板焊接等。一般來講ABS料是最容易焊接，尼龍或PP料是最難熔接的。

接縫面積有一定的要求

當瞬間能量產(chǎn)生時，接縫面積越大，能量分散越嚴重，焊接效果越差，甚至無法焊接。另外超聲波是縱向傳波的，能量損失同距離成正比，遠距離焊接應控制在6厘米以內(nèi)。焊接線應控制在30----80絲之間為宜，工件的壁厚不能低于2毫米，否則不能良好熔接，特別是要求氣密的產(chǎn)品。

超聲波焊接機輸出功率要衡定

超聲波塑焊機輸出功率的大小，同壓電陶瓷片的直徑和厚度、材質、設計工藝決定，一但超聲波換能器定型，最大功率也就定型了，衡量輸出能量的大小是一個復雜的過成，不是超聲波換能器越大，電路使用超聲波功率管越多，輸出能量就越大，它須要相當復雜的振幅測量儀，才能準確測量其振幅，

走出超聲焊接機種誤區(qū)

使用多大輸出功率，振蕩頻率、振幅范圍，要根據(jù)工件的材料、焊線面積、工件內(nèi)是否有電子元器件、是否要氣密等因素來考慮。誤認為功率越大越好。這也是一個誤解。如果對超聲不是太了解。最好請教正規(guī)的超聲波生產(chǎn)廠工程技術人員。有條件的話最好到廠家現(xiàn)場溝通，不要盲目聽從一些非正規(guī)超聲波設備銷售人員的誤導。

超聲波焊頭結構需要嚴格檢驗

正規(guī)超聲波模具生產(chǎn)商進料都有一套嚴格地檢驗程序，加工尺寸都是經(jīng)過計算機軟件模擬和校驗后加工出來的。品質才有保障。這些工序一般作坊是無法做到的，如不經(jīng)過合理地設計，做出的模具，在焊接小工件時，反應問題還不明顯，當大功率時就會出現(xiàn)各種弊端。嚴重時直接損壞功率元件。

焊接熱塑性制件的最普通的方法是超聲焊接.這種方法是采用低振幅,高頻率(超聲)振動能量使表面和分子摩擦產(chǎn)生焊接相連墊塑性制件所需的熱量.(正弦超聲振動)

超聲焊接在20-50kHz的頻率范圍內(nèi)發(fā)生,其一般振幅范圍為15-60um.在低達15kHz(較高振幅)的聲頻有時用于較大制件或較軟材料.焊接過程通常在0.5-1.5s內(nèi)發(fā)生.焊接工藝孌量包括焊接時間,焊頭位置和焊接壓力.超聲焊接設備通常用來焊接中,小尺寸的熱塑性塑料制件,而很大的制件可用多點焊接.

超聲焊接方法可根據(jù)焊接時間或焊縫位置(塌陷距離)或焊接能量控制.也對焊接壓力和冷卻時間提供附加控制.

超聲焊接設備一般不是在20kHz就是在40kHz頻率下運行.20kHz裝置更常用.

接頭設計:第一類即最常用的接頭類型,在被連接表面的垂直方向上利用超聲振動.對接和Z形接合歸入這一類,適用于多數(shù)聚合物.第二類超聲焊接接頭包括與接頭表面平行的振動,形成剪切狀態(tài).各種類型的剪切和嵌接歸入第二類.

能量控制囂接點與無定形材料一起使用最佳,圖1所示較大的能量控制囂結可在一些不密閉的半結晶材料中應用.

此圖所示的焊接接頭是對普通能量控制接頭設計的獨特的改進.下面式件用一個粗糙或有紋理的表面改進.將會提高焊接質量,焊接強度和焊接完成的容易程度.其它許多有紋理的接頭外形也是可行.

溢料問題可通過把溢料污染槽引入接關設計中而降低,為安全,一般溢料槽設計至少10%的過度體積容量.

*緊壓接頭:為了使溢料形成的可能性最小,緊壓接頭設計的目的是阻擋熔體或將熔體保持在熔區(qū)內(nèi).緊壓接頭對半結晶的塑料材料如尼龍是有用的.因為接關結構更復雜,緊壓接關所需的制件配合公差相對嚴格.與三角能量導向囂焊接相比,較大的接頭結構也需要附加振幅和焊接能量.