塑料超聲波焊接對塑膠材質(zhì)的要求

一、塑膠材質(zhì)對超聲波焊接的影響

　　超聲波塑料焊接可焊性取決于公式：G=KEμλ/ρct

K為焊件形狀因子    E為彈性模量    μ為摩擦系數(shù)    λ為熱導(dǎo)率    ρ為密度    c為比熱容    t為熔點

     超聲波焊接質(zhì)量與彈性模量、摩擦系數(shù)、熱導(dǎo)率成正比，與其 密度、比熱容、熔點成反比。

     超聲波焊接質(zhì)量主要與材料的熔點和表面摩擦系數(shù)有關(guān)。這些參數(shù)因材料和溫度的不同而不同，它們在超聲波焊接過程中的變化將影響超聲波焊接區(qū)域的溫度、應(yīng)力和變形，從而影響超聲波焊接質(zhì)量。

     但是超聲波超聲波焊接時間很短，很難通過試驗控制參數(shù)的變化，國內(nèi)外學(xué)者利用數(shù)值模擬方法來解決這一問題。劉川利用有限元方法，分析超聲波焊接過程中聚氯乙烯(PVC)的物理參數(shù)的影響，得到了超聲波焊接區(qū)域溫度沿試樣厚度成正比 。

    *   焊接材料改性的影響

     超聲波焊接材料的改性會影響超聲波焊接質(zhì)量，纖維等填料的加入能夠提高高分子材料的硬度，有利于超聲波的傳遞，在適宜的工藝條件下填料加入可以提高超聲波焊接接頭強(qiáng)度。

     材料表面粗糙度的影響

     增加材料表面粗糙程度可以降低聲阻抗，提高表面能流密度，從而提高其超聲波焊接質(zhì)量。采用表面有滾制花紋的膜材料能夠得到更高的超聲波焊接質(zhì)量，比表面光滑的 PP 膜的超聲波焊接接頭強(qiáng)度提高接近一倍。

材料搭接寬度的影響

     材料搭接寬度的增加使超聲波焊接接頭強(qiáng)度降低。因為隨著搭接寬度增加，超聲波焊接接頭邊緣應(yīng)力集中增加，邊緣出現(xiàn)的微裂紋增多，接頭強(qiáng)度降低。超聲波焊接用層合法和浸漬法制備的玻璃纖維改性PP，超聲波焊接接頭強(qiáng)度都隨著寬度增加而降低 。需要焊接強(qiáng)度較高，就需要更寬和更高的超聲波焊接線。

                                              各種各樣的超聲波焊接線設(shè)計

焊接面到焊頭距離的影響

     材料超聲波焊接面到焊頭的距離達(dá)到半波長值時超聲波焊接接頭強(qiáng)度最大 。

超聲波在塑料中傳遞主要是縱向波，最大縱向波峰值往往出現(xiàn)在半波長，距離接近半波長時超聲波傳遞給超聲波焊接界面熱能量最多，能得到良好的超聲波焊接接頭 。

近場超聲波焊接和遠(yuǎn)場超聲波焊接

塑料注塑加工條件的影響

超聲波在塑料件中傳遞，塑料件難免會對超聲波能量有吸收和損耗，從而對超聲 效果產(chǎn)生一定的影響，塑料一般有晶體、非晶體材料之分，按硬度有硬膠和軟膠之分，還有模數(shù)的區(qū)分，通俗地來說，硬度高，低熔點的塑料超聲加工性能優(yōu)于硬度低、高熔點的塑料。因此，這就牽涉到超聲波加工 的 問題

塑料件經(jīng)過注塑、擠壓或吹塑等的不同加工條件以及不同的加工形式都會 對超聲焊接產(chǎn)生一定 的影響。

A：濕度缺陷：濕度缺陷一般在制作有條紋或疏松的塑料件過程中形成，濕度缺陷在焊接中衰減有用能量，使密封位滲水，加長焊接時間，所以濕度高的塑料件在焊接前要作烘干處理。如聚甲醛等。

B：注塑過程的影響：

注塑過程參數(shù)的調(diào)整會引致如下缺陷：

①尺寸變化(收縮、彎曲變形)       ②重量變化           ③表面損傷           ④統(tǒng)一性不佳

C：保存期：塑料件注塑加工出來后，一般最少放置24小時后，再進(jìn)行焊接，以消除塑料件本身應(yīng)力、變形等因素。無定形塑料通過注塑出來的塑料件可不按此要求。

D：再生塑料

再生塑料的強(qiáng)度比較差，對超聲波焊接適應(yīng)性也較差，所以如用再生塑料，各種設(shè)計尺寸均要酌情加以考慮。

E：脫模劑和雜質(zhì)

脫模劑和雜質(zhì)對超聲波焊接有一定的影響。