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近年來，隨著技術(shù)的不斷升級，超聲波焊接技術(shù)在塑料中的應(yīng)用逐漸呈現(xiàn)出日益增長的趨勢。

目前，在日常用品、3C產(chǎn)品、汽車乃至航空航天領(lǐng)域都有超聲波塑料焊接工藝。

超聲焊接是什么?

我們都知道，聲音是一種可以在氣體、液體和固體中傳播的波，而超聲波是一種頻率高于20000 Hz的特殊聲波。超聲波焊接技術(shù)是一種通過超聲波振動產(chǎn)生的機械和熱效應(yīng)來焊接各種部件的技術(shù)。

具體原理是利用高頻振動波傳遞到兩個待焊接物體的表面。在壓力下，兩個物體的表面相互摩擦，形成分子層之間的融合。

超聲波焊接系統(tǒng)的主要部件包括超聲波發(fā)生器、換能器、喇叭、焊接頭三組、模具和機架。

超聲波焊接使用超聲波發(fā)生器將50/ 60hz的電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40KHz的電能。將轉(zhuǎn)換后的高頻電能通過換能器再次轉(zhuǎn)換為同頻率的機械運動，再通過一組能改變振幅的喇叭裝置將機械運動傳遞給焊接頭。

焊接頭將接收到的振動能量傳遞給待焊接工件的接頭。在這個區(qū)域，振動能量通過摩擦轉(zhuǎn)化為熱能，熔化了需要焊接部分的區(qū)域。

超聲波不僅可以用于焊接金屬和硬質(zhì)熱塑性塑料，還可以用于加工織物和薄膜。本文主要介紹金屬焊接和塑料焊接兩種。

超聲波金屬焊接的原理是利用超聲波頻率(超過16KHz)的機械振動能量來連接同一種金屬或不同金屬的一種特殊方法。

金屬超聲焊接時，既不向工件輸送電流，也不對工件施加高溫?zé)嵩矗窃陟o壓作用下，將機架的振動能量轉(zhuǎn)化為摩擦功、變形能和工件之間有限的溫升。

接頭之間的冶金結(jié)合是一種固態(tài)焊接，是在母材不熔化的情況下實現(xiàn)的。有效地克服了電阻焊接產(chǎn)生的飛濺和氧化現(xiàn)象。

超聲波金屬焊機可對銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的薄絲或薄板材料進(jìn)行單點焊接、多點焊接和短帶焊接。可廣泛應(yīng)用于可控硅引線、熔斷片、電氣引線、鋰電池極片、接片的焊接。

超聲波塑料焊接

當(dāng)超聲波作用于熱塑性塑料接觸面時，每秒會產(chǎn)生數(shù)萬次高頻振動。這種具有一定振幅的高頻振動將超聲波能量通過上焊件傳遞到焊接區(qū)域。由于焊接區(qū)域為二，焊接界面處的聲阻較大，因此會產(chǎn)生局部高溫。另外，由于塑料的導(dǎo)熱性較差，一時無法及時分布，而聚集在焊接區(qū)域，導(dǎo)致兩種塑料的接觸面迅速熔化，施加一定的壓力后，兩者融合為一體。

當(dāng)超聲波停止時，讓壓力持續(xù)幾秒鐘使其凝固成型，使形成固體分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強度可以接近原料的強度。

超聲波塑料焊接的質(zhì)量取決于三個因素:變送器焊接頭的振幅、外加壓力和焊接時間。焊接時間和焊接頭壓力可調(diào)，振幅由傳感器和喇叭決定。

三個量的相互作用有一個合適的值。當(dāng)能量超過適當(dāng)值時，塑性熔化量大，焊接材料易變形;如果能量小，不易焊接牢固，施加的壓力不能太大。壓力是焊接件邊長與每1mm邊緣壓力的乘積。