超聲波焊接技術(shù)詳解

說(shuō)起熱塑性塑料的可焊接力，不能不說(shuō)到超聲波壓合對各種樹(shù)脂的要求。其最主要的因素包括聚合物結構、熔化溫度、柔韌性（硬度）、化學(xué)結構。

（1）聚合物結構

非結晶聚合物分子排列無(wú)序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化及至流動(dòng)的溫度（Tg玻璃化溫度）。這類(lèi)樹(shù)脂通常能有效傳輸超音速振動(dòng)并在相當廣泛的壓力/振幅范圍內實(shí)現良好的焊接；半結晶型聚合物分子排列有序，有明顯的熔點(diǎn)（Tm熔化溫度）和再度凝固點(diǎn)；固態(tài)的結晶型聚合物是富有彈性的，能吸收部分高頻機械振動(dòng)。所以此類(lèi)聚合物是不易于將超聲波振動(dòng)能量傳至壓合面。需要很高的能量（高熔化熱度）才能把半結晶型的結構打斷從而使材料從結晶狀態(tài)變?yōu)檎沉鳡顟B(tài)，這也決定了這類(lèi)材料熔點(diǎn)的明顯性，熔化的材料一旦離開(kāi)熱源，溫度有所降低便會(huì )導致材料的迅速凝固。所以必須考慮這類(lèi)材料的特殊性（例如：高振幅、接合點(diǎn)的良好設計、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設備）才能取得超聲波焊接的成功。

聚合物：將單體結合在一起的過(guò)程稱(chēng)為“聚合”。聚合物基本可分為兩大類(lèi)：熱塑性和熱固性。熱塑性材料加熱成型后還可以重新再次軟化和成型，所經(jīng)歷的只是狀態(tài)的變化而已-這種特性決定了熱塑性材料超音波壓合的適應性。熱固性材料是通過(guò)不可逆反的化學(xué)反應生成的，再次加熱或加壓均不能使已成型的熱固性產(chǎn)品軟化，所以傳統上一直認為熱固性材料是不適合使用超音波的。 

（2）熔化溫度

聚合物的熔點(diǎn)越高，其焊接所需的超聲波能量越多。硬度（彈力系數） 材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振動(dòng)是很有影響的?？偟恼f(shuō)來(lái)，愈硬的材料其傳導力愈強。

超聲波焊接機的工作原理: 超聲波焊接裝置是通過(guò)一個(gè)電晶體功能設備將當前50/60Hz的電頻轉變成20KHz或40KHz的電能高頻電能，供應給轉換器。轉換器將電能轉換成用于超聲波的機械振動(dòng)能，調壓裝置負責傳輸轉變后的機械能至超聲波焊接機的焊頭。 焊頭是將機械振動(dòng)能直接傳輸至需壓合產(chǎn)品的一種聲學(xué)裝置。振動(dòng)通過(guò)焊接工作件傳給粘合面振動(dòng)磨擦產(chǎn)生熱能使塑膠熔化， 振動(dòng)會(huì )在熔融狀態(tài)物質(zhì)到達其介面時(shí)停止，短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時(shí)產(chǎn)生個(gè)強分子鍵， 整個(gè)周期通常是不到一秒種便完成，但是其焊接強度卻接近是一塊連著(zhù)的材料。

超聲波將配件的一部分熔化再組成一個(gè)塑料的突起部位或塑料管或其它擠出配件。這種方式的優(yōu)勢在于處理的快速、較小的內壓、良好的外觀(guān)及對材料本性的克服。