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超音波塑膠焊接原理與特點(diǎn)

2021-04-22 10:31

 1.1 超音波的定義


超音波是指高于人類聽覺所能接受頻率范圍的音波，人類聽覺能力在20Hz ～ 20KHz之間；因此一般來說，凡是頻率高于20KHz以上的音波就稱為超音波。但在工業(yè)應(yīng)用中，為了適應(yīng)特殊的工藝需求，音波頻率有低于 10KHz的（如超音波烘干機(jī)）、15KHz的（如塑膠超音波焊接機(jī)），這些習(xí)慣上也稱為超音波。超音波的頻率上限通常是100KHz以內(nèi)，但在非破壞用的醫(yī)療檢查系統(tǒng)中也有高達(dá)5000KHz 的 ?？偠灾?，工業(yè)上通常把能產(chǎn)生和利用在各種不同介質(zhì)中傳導(dǎo)，隨著各種不同介質(zhì)的特性差別產(chǎn)生各種不同功能與效用的波動(dòng)，統(tǒng)稱為超音波 。
15KHz超音波焊接機(jī)

1.2 超音波塑膠焊接原理與特點(diǎn)


最初塑膠件接合加工方法是使用強(qiáng)力膠或其它溶劑進(jìn)行粘合，但使用這種方法，產(chǎn)品不合格率較高、產(chǎn)品美觀度低，且會(huì)影響操作人員的身體健康 。超音波技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，為塑膠件的接合加工提供了更好的解決方 案 。超音波焊接的原理：將音波籍焊模（HORN）傳遞到塑膠加工物上，以每秒15 ～ 30KHZ，振幅為4 ～ 5um左右的振動(dòng)，再經(jīng)過固定的增幅桿和可換增幅工具頭放大，在兩片塑膠件接合面上產(chǎn)生20 ～ 30um左右的 高頻振動(dòng)。這樣在金屬工具焊頭的端面瞬時(shí)最大速度可達(dá) 4m/s ，這種高頻捶擊作用到塑膠表面上 ，在應(yīng)力高的地方發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦熱 ，使界面熔化了的塑膠粘接在一起 ，從而實(shí)現(xiàn)焊接 。常用的塑膠超音波焊接機(jī)的功率在100W ～ 2000KW ，頻率為15 ～ 30KHz 。

超音波塑膠焊接的特點(diǎn)：
(a)焊接速度快，效率高，通常只需0.5 ～ 2s； (b)焊接質(zhì)量好，接合強(qiáng)度高(c)無需加焊劑或溶劑，焊縫無污染，表面美觀；(d)氣密 、水密性好 ，可進(jìn)行壓力容器的密封焊接； (e)不會(huì)有高頻焊接時(shí)發(fā)生火花的危險(xiǎn)，安全性好； (f)超音波焊接屬于機(jī)械振動(dòng)方式， 觸及到金屬焊頭不會(huì)出現(xiàn)生命危險(xiǎn)；(g)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，維修方便。

1.3 超音波焊接常用功能 


超音波焊接不僅可以用于塑膠件的接合，還可用于將金屬件埋插于塑膠件內(nèi)、在固定金屬或塑膠件上連接塑膠件、塑膠包覆、塑膠板點(diǎn)焊 、塑膠射出品的切除 、塑膠袋的封口及切邊等。

(a)超音波焊接：以超音波超高頻 率振動(dòng)的焊頭（ HORN ）， 在適度的壓力下使兩塊塑膠件的接合面產(chǎn)生磨擦熱而瞬間熔融接合，并可達(dá)到完全水密及氣密的效果。

(b)超音波鉚接：將超音波超高頻率的焊頭壓著塑膠品突出的梢頭， 使其瞬間發(fā)熱熔融成為鉚釘形狀，使金屬物件被鉚覆而固定。

(c) 超音波埋植：以超音波超高頻率的音波振動(dòng)，借著焊頭的傳導(dǎo)及適當(dāng)?shù)膲毫Γ查g將金屬零件（如螺母、螺桿）等擠入預(yù)留的塑膠孔內(nèi)，并固定在設(shè)定深度。完成后無論拉力、扭力均可媲美傳統(tǒng)在模具內(nèi)成型的強(qiáng)度，并可免除射出受損及射出緩慢的缺點(diǎn)。

(d) 超音波點(diǎn)焊：兩片塑膠板要熔接時(shí)，因限于熔接物的條件，無法開設(shè)導(dǎo)熔線，可用點(diǎn)焊熔接，其原理是將超音波傳導(dǎo)至焊頭前端，從上板穿越至下板，從而達(dá)到熔接的效果，并可同時(shí)點(diǎn)焊數(shù)十件，提高工作效率。

(e)超音波切除：以超音波高速振動(dòng)的焊頭切除射出成形的塑膠件鋒利毛邊，切除射入口，使塑膠原件在瞬間脫離射出流道，不但省去人工切除的工序，并且塑件外形美觀 。適用于超音波切除的材質(zhì)有ABS、PS 、壓克力、PC 、塑鋼等，太軟或富有彈性的塑膠不適合超音波切除，塑膠料剛射出還未冷卻時(shí)超音波切除效果也不佳。

(f)超音波成形：與超音波鉚接類似 ，將凹狀的焊頭壓著于塑膠品外圈，通過焊頭的高頻率振動(dòng)使塑膠熔融并包覆金屬物件，使其固定，并且成形件外觀光滑美觀，多使用于電子類 、喇叭的固定成形及化妝品類的鏡片固定等 。