超聲波塑料焊接原理，是利用焊接面接觸解離的沖撞效果所致的發(fā)熱，或利用施加于焊接面的交變正弦應(yīng)力壓縮所致的發(fā)熱。此兩種理論目前尚無(wú)明確的結(jié)論。也可能是此兩種發(fā)熱效果同時(shí)發(fā)生。無(wú)論如何，總是此種發(fā)熱作用，使焊接面熔融而結(jié)合，所以塑料的超聲波焊接有時(shí)稱為超聲波熔著或超聲波接合。

超聲波能量的吸收因塑料材質(zhì)而異，并非超聲波振動(dòng)全體，而是局部發(fā)生選擇性發(fā)熱，例如，在硬塑料間夾吸收良好的硬質(zhì)塑料或接著劑，可使硬塑料不大發(fā)熱即可焊接。傳達(dá)焊接時(shí)，超聲波在塑料中傳達(dá)到達(dá)接合面，在此引起發(fā)熱而焊接，在較硬塑料時(shí)，超聲波較易傳播。

塑料超聲波焊接原理示意圖

2.超聲波塑料焊接的特色

1.可經(jīng)由水或油等異物焊接于焊接面

2.相對(duì)于其它焊接技術(shù)，超聲波可焊接所有熱可塑性塑料

3.焊接時(shí)間極短

4.作業(yè)簡(jiǎn)單清潔，無(wú)污染環(huán)保問(wèn)題

5.可達(dá)強(qiáng)固美觀焊接

超聲波焊接線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

超聲波焊接時(shí)并不要求全體振動(dòng)發(fā)熱，而是希望能選擇得性的在焊接部位發(fā)熱，超聲波焊接時(shí)，超聲波在塑料中傳達(dá)到設(shè)有導(dǎo)能角〈Energy Director〉的接合面，在此處發(fā)熱而焊接。超聲波所發(fā)出的能量可以極快速的傳導(dǎo)振動(dòng)，但達(dá)到上蓋與下蓋的熔合狀況是不可能的，因?yàn)槊媾c面的摩擦雖然可以藉由急速摩擦振動(dòng)產(chǎn)生熱能，卻無(wú)法達(dá)到破壞端面材料分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行熔合，主因在于導(dǎo)能點(diǎn)的設(shè)計(jì)與焊接參數(shù)的設(shè)定；沒有開設(shè)導(dǎo)能點(diǎn)，來(lái)以點(diǎn)破壞面的材質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，便無(wú)法焊接。因此超聲波塑料焊接的接面機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，影響焊接的難易、焊接部外觀、加工精度、焊接強(qiáng)度及水、氣密性等。

超聲波導(dǎo)能點(diǎn)和接面設(shè)計(jì)需考慮的因素

1.必需為一縮小的接觸面，以利超聲波能量之集中傳輸，以達(dá)到不傷及表面且能快速焊接的效果。

2.固定部份之被熔物，需有足夠的支撐面，以便另一部份的自由振動(dòng)來(lái)達(dá)到音波傳導(dǎo)摩擦生熱而熔接的效果。

3.要預(yù)留足夠的空間，讓熔融的材料流滯以防熔料外溢，而破壞產(chǎn)品美觀。

4.需水密和氣密的組件焊接，必需先考慮塑料材質(zhì)，并給予特殊的接面設(shè)計(jì)。

5.焊頭（HORN）與加工物之接觸面（壓著面）需有適當(dāng)?shù)钠矫嬉悦鈧氨砻妗?/span>

6.導(dǎo)能點(diǎn)上方應(yīng)有適當(dāng)?shù)膲褐?，以利HORN直接壓著傳輸超聲波。

7.兩焊接物之接面不得設(shè)計(jì)過(guò)于緊密，而需是一吻合松弛的接面，否則是會(huì)影響焊接效果。

超聲波焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.一般型

2.階梯型

3.剪力型

4.溝槽型

5.混合型

6.特殊型

階梯型超聲波焊接線設(shè)計(jì)

解決不易焊接的塑料材質(zhì)─剪力型接面設(shè)計(jì)

半結(jié)晶性塑料材質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)在固態(tài)時(shí)呈彈簧狀，其內(nèi)部會(huì)吸收一部分的高頻機(jī)械振動(dòng)能量，這使超聲波能量難以傳導(dǎo)至焊接面，因此這類塑料的焊接通常需要高振幅。熔點(diǎn)范圍狹小的結(jié)果是必須利用高功率的超聲波(高熔解熱)以破壞結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使材料流動(dòng)。一旦熔化的材料流出加熱區(qū)域后，只要溫度些微下降即快速固化。因?yàn)檫@種特性, 以期達(dá)到滿意的焊接效果，所以需要采用特殊的導(dǎo)能點(diǎn)接面設(shè)計(jì)。