塑料超声波焊接工艺研究进展

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激光焊接技术的研究现状及发展趋势

激光焊接技术的研究现状及发展趋势

激光焊接技术的研究现状及发展趋势一、本文概述激光焊接技术,作为一种先进的焊接工艺,自诞生以来便在多个领域展现出其独特的优势和应用潜力。

本文旨在全面综述激光焊接技术的研究现状,并探讨其未来的发展趋势。

我们将从激光焊接的基本原理出发,分析其在不同材料、不同工业领域的应用情况,总结当前激光焊接技术面临的挑战与问题,并预测其未来的发展方向。

我们还将关注激光焊接技术的创新点和发展热点,以期为读者提供一个全面、深入、前沿的激光焊接技术全景图。

通过本文的阅读,读者可以了解到激光焊接技术的最新进展,以及未来可能的技术突破和应用拓展,为相关研究和应用提供参考和借鉴。

二、激光焊接技术的研究现状激光焊接技术自诞生以来,便以其独特的优势在工业生产中占据了重要的地位。

作为一种高效、高精度、低热输入的焊接方法,激光焊接已广泛应用于汽车、电子、航空、冶金等多个领域。

目前,激光焊接技术的研究现状主要体现在以下几个方面。

激光焊接的工艺研究已经相当成熟。

研究人员通过不断优化激光功率、焊接速度、保护气体等参数,实现了对焊接过程的精确控制。

同时,针对不同材料的特性,研究人员还开发出了多种激光焊接方法,如脉冲激光焊、连续激光焊、激光填丝焊等,以满足不同行业的需求。

激光焊接设备的研究也在不断进步。

随着激光技术的快速发展,激光焊接设备的功率和稳定性得到了显著提升。

同时,设备的智能化、自动化水平也在不断提高,如机器人激光焊接系统的出现,大大提高了生产效率和质量稳定性。

激光焊接过程中的质量控制和检测技术也是当前研究的热点。

通过在线监测焊接过程中的温度、熔池形态等关键参数,可以实时调整焊接工艺参数,保证焊接质量。

同时,无损检测技术的应用也为激光焊接的质量控制提供了有力支持。

然而,尽管激光焊接技术在许多方面已经取得了显著的成果,但仍存在一些挑战和问题。

例如,对于某些高反射率或高导热性的材料,激光焊接的难度较大。

激光焊接的成本较高,也在一定程度上限制了其应用范围。

塑料超声波焊接结构

塑料超声波焊接结构

塑料超声波焊接结构一、介绍塑料超声波焊接结构是一种常用的塑料焊接技术,通过超声波振动将塑料件的表面加热并压合,实现塑料件的连接。

本文将对塑料超声波焊接结构进行全面、详细、完整且深入地探讨。

二、原理塑料超声波焊接结构的原理是利用超声波振动将塑料件的表面加热并压合,实现塑料件的连接。

具体步骤如下: 1. 将需要焊接的塑料件放置在焊接工装中。

2. 通过超声波振动器将超声波传导到塑料件上。

3. 超声波振动使得塑料件表面分子产生摩擦热,温度升高。

4. 当温度升高到一定程度时,塑料件表面开始软化。

5. 在超声波振动的作用下,将两个塑料件的表面压合在一起。

6. 随着温度的升高和超声波振动的作用,塑料件表面的分子逐渐交错并重新排列,形成焊接接头。

7. 焊接接头冷却后,塑料件之间形成坚固的连接。

三、优点塑料超声波焊接结构具有以下优点: 1. 高效:焊接速度快,可以实现连续生产。

2. 焊接强度高:焊接接头强度高,与塑料件本身强度相当。

3. 无需添加其他材料:不需要焊接剂或胶水等辅助材料。

4. 焊接过程无污染:焊接过程中无产生烟尘、气味等污染物。

5. 适用范围广:适用于各种塑料材料的焊接。

四、应用领域塑料超声波焊接结构广泛应用于以下领域: 1. 汽车制造:用于汽车塑料件的连接,如车灯、仪表盘等。

2. 电子电器:用于电子电器产品的组装,如手机、电视机等。

3. 包装行业:用于塑料包装产品的制造,如瓶盖、塑料袋等。

4. 医疗器械:用于医疗器械的生产,如输液器、注射器等。

五、注意事项在进行塑料超声波焊接结构时,需要注意以下事项: 1. 焊接温度控制:要控制好焊接温度,避免过高或过低导致焊接质量下降。

2. 焊接压力控制:要控制好焊接压力,避免过大或过小导致焊接接头强度不足。

3. 焊接时间控制:要控制好焊接时间,避免过长或过短影响焊接效果。

4. 选择适当的超声波频率:不同塑料材料对超声波频率的要求不同,需要选择适当的频率。

2023年超声波塑焊机行业市场环境分析

2023年超声波塑焊机行业市场环境分析

2023年超声波塑焊机行业市场环境分析超声波塑焊机作为一种新型的塑料焊接设备,具有焊接速度快、质量高、能耗低等特点,逐渐得到了塑料制品厂家的认可和应用。

目前,超声波塑焊机行业市场环境广阔,但也存在着一些竞争和发展的挑战。

一、市场环境分析1. 政策支持:随着环保要求的提高,政府对环保设备的投入和支持也在逐渐增加。

超声波塑焊机具有能耗低、环保节能等特点,符合政府的环保政策要求。

因此,政府对超声波塑焊机领域的支持将会逐渐加大。

2. 行业规模扩大:随着国内塑料制品行业的迅速发展,超声波塑焊机市场需求也将逐渐增加。

同时,随着设备技术的不断更新和发展,市场规模也在不断扩大。

3. 国外市场开拓:随着国际贸易的不断发展,超声波塑焊机的出口市场也将逐渐开拓。

目前,国外市场对高品质、高技术含量的超声波塑焊机需求不断增加。

4. 技术进步:随着研发技术的不断提高,超声波塑焊机技术也不断更新和改善。

同时,随着国内设备技术的逐步成熟和提高,超声波塑焊机市场将会逐渐走向新的高端和技术领域。

二、竞争和发展机遇1. 认知度提高:目前,超声波塑焊机市场竞争激烈,品牌认知度的提高是赢得市场的关键。

因此,企业需要加强宣传和推广,提高品牌知名度和美誉度。

2. 技术创新:随着技术进步和创新的不断推进,超声波塑焊机市场的竞争也将处于激烈的状态。

因此,工程师需要不断更新和改进设备技术,提高设备的功能和性能,并关注市场的需求变化,不断调整设备的应用方向。

3. 价格竞争:目前,超声波塑焊机价格虽然相对较高,但市场价格竞争也非常激烈。

因此,企业需要在降低生产成本、提高产品质量和性能的基础上,积极降低价格,以赢得市场竞争。

4. 设备领域的多元化:超声波塑焊机不仅应用于塑料行业中,还可以应用于医疗行业、食品行业等领域。

因此,企业可以通过扩大设备应用领域,拓展市场客户群体,增加企业品牌在市场的影响力。

三、发展趋势1. 高效、可靠:超声波塑焊机将会更加高效和可靠,实现快速、高品质的焊接需求。

超声波在焊接领域的应用及研究进展

超声波在焊接领域的应用及研究进展
等 材料 时证 明 了其 有 效 性 , 点搭 接 接 头 具 有 相 同 的 多
2 1 0 0年 第 1 1期 l 5

蜉 掳 专题综述 .

在超 声波辅 助钎 焊 的研 究 中 , 尔 滨 工业 大学 的 哈
闫久 春等人 研究 了超声 波 对 接 头 的界 面 组织 、 变 相 以及 抗拉 强度 的影 响 , 明 了超 声振 动 时 间 对抗 拉 强 说 度 和相结 构 变化 的作 用 规 律 , 用 超 声 波 钎 焊技 术 成 应 功 解决 了铝 基 复合 材 料 钎 焊 过 程 中 的润 湿 与铺 展 问 题, 获得 了性 能 良好 的接 头 陕 西 师 范 大 学 的 李 援 国
件 、 密 金 属 、 成 电路 、 属 电 缆 等 的 焊 接 。根 据 精 集 金 DN5 I 8 7标 准 , 超声 波 焊接 是 一 种 利 用 高 频 小 幅 机 械 振 动 产生一 个静 态力 的压力 焊 工 艺 。它使 两 个 工 件 在 熔 点温 度之 下被 焊接 在 一 起 , 于 固 相 连接 方 法 , 装 属 其
别 于常规 焊 接所 具有 的独 特 优势 。 针对 厚 大金 属 工 件 的焊 接 , 日本 神奈 川 大 学 的 J i . rm r sj o 提 出 了超 声 波 对 接 焊 的方 法 , 装 置 o auT hi n 其
超 声波 焊接 技 术具 有 高 速 、 效 和 高 自动 化 等 优 高 点, 广泛 应 用 于 多 种 领 域 的 各 种 塑 料 制 品 、 料 结 构 塑
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专题综述 俘 掳
超 声 波 在 焊 接 领 域 的 应 用 及 研 究 进 展
哈 尔滨 工业 大 学现代 焊接 生产技 术 国家重点 实验 室( 5 0 1 10 0 ) 范 阳阳 范成 磊 杨 春利 付 业军 刘 文歌 林 三宝

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究
随着塑料包装行业的发展,塑料复合薄膜成为了极具潜力的包装材料。

然而,复合薄膜的加工和连接一直是制约其应用的难点之一。

传统的焊接方法如热封、高频焊等存在着一系列问题,如加热不均匀、连接强度不稳定等缺陷。

而超声波焊接由于其无需加热、加压,且连接点强度高、速度快的特点,成为了复合薄膜的理想连接方法。

超声波焊接的工艺参数主要包括振动频率、振幅、焊接压力和焊接时间等。

其中,振动频率是超声波焊接的关键参数,对焊接质量的影响最大。

振幅和焊接压力影响焊接过程中的物理变形和热传导,而焊接时间则对焊点强度和外观质量有较大的影响。

因此,合理地选择和调整这些参数是确保超声波焊接质量的关键。

除了工艺参数的控制外,复合薄膜的选材也非常重要。

不同的塑料材料具有不同的熔点和熔化特性,因此,选用相近熔点和熔化特性的材料进行复合,能够有效提高超声波焊接的焊接质量。

总之,超声波焊接是一种可靠的复合薄膜连接方法,其工艺参数的精确控制和选材的科学匹配能够确保焊接强度和外观质量。

未来,随着超声波焊接技术的发展和完善,复合薄膜的应用前景将会更加广阔。

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超声波焊接发展历程

超声波焊接发展历程

超声波焊接是一种利用高频振动能量进行材料连接的工艺。

其发展历程可以追溯到20世纪初,但直到近年来才得到广泛应用。

以下为超声波焊接的发展历程:
早期探索:20世纪初,科学家们开始研究超声波及其在工业中的应用。

早期的超声波设备多为实验室研究用途,其应用范围有限。

初步应用:随着技术的进步,超声波逐渐被应用于医学领域,例如超声波诊断技术。

同时,一些科学家和企业开始探索将超声波应用于材料连接的可能性。

技术发展:到了20世纪中叶,随着电子技术和振动理论的进步,超声波焊接技术逐渐成熟。

一些公司开始开发出商业化的超声波焊接设备,并尝试将其应用于塑料、金属等材料的连接。

广泛应用:随着对超声波焊接技术的不断研究和改进,其应用范围逐渐扩大。

如今,超声波焊接已被广泛应用于汽车、电子、医疗、包装等领域。

它成为一种高效、环保、可靠的连接技术,尤其在塑料和热塑性材料的连接方面表现出色。

未来展望:随着科技的不断进步,超声波焊接技术仍有很大的发展空间。

例如,新型的超声波焊接设备可以进一步提高焊接效率和质量;同时,研究人员也在探索超声波在新型材料连接方面的应用。

未来,超声波焊接有望在更多领域发挥重要作用。

总之,超声波焊接技术的发展历程是一个不断创新和进步的过程。

随着技术的不断完善和应用领域的不断扩展,超声波焊接将在未来的工业制造和加工领域中发挥更加重要的作用。

超声波焊接及其发展状况

超声波焊接及其发展状况

超声波焊接特点及其发展状况摘要:超声波焊接如今在工业中的应用越来越广,本文将重点介绍超声波焊接的原理,方法,工艺参数,并结合具体实例,研究超声波焊接在工业上的应用。

关键词:原理;应用实例;工艺参数引言:在科学技术飞速发展的当今时代,焊接已经成功地完成了自身的蜕变。

很少有人注意到这个过程何时开始,何时结束。

但它确确实实地发生在过去的某个时段。

我们今天面对着这样一个事实:焊接已经从一种传统的热加工技艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。

而且,随着相关学科技术的发展和进步,不断有新的知识融合在焊接之中,而超生波焊接正是这个家族中的一名新成员。

1.超声波焊接原理:通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区(即两个焊接的交界面)处声阻大,因此会产生局部高温。

又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。

当超声波停止作用后,让压力持续,有些许保压时间,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料本体强度。

2. 超音波的熔焊应用方法2.1熔接法:以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下,使二块塑胶的接合面产生磨擦热而瞬间熔融接合,焊接强度可与本体媲美,采用合适的工件和合理的接口设计,可达到水密及气密,并免除采用辅助品所带来的不便,实现高效清洁的熔接。

2.2铆焊法:将超音波超高频率振动的焊头,压着塑胶品突出的梢头,使其瞬间发热融成为铆钉形状,使不同材质的材料机械铆合在一起。

2.3埋植:藉着焊头之传道及适当之压力,瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留入塑胶孔内,固定在一定深度,完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度,可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。

2.4成型:本方法与铆焊法类似,将凹状的焊头压着于塑胶品外圈,焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定,且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形,及化妆品类之镜片固定等。

超声波焊接塑料件的设计

超声波焊接塑料件的设计

超声波焊接塑料件的设计超声波焊接是一种常见的塑料焊接方法,它利用高频率的声波振动将塑料件的表面加热并压合,从而达到焊接的效果。

相比于传统的热熔焊接方法,超声波焊接具有快速、高效、环保、经济等优点,因此得到了广泛的应用。

在超声波焊接塑料件时,为了保证焊接效果,需要对塑料件的设计进行一定的考虑。

下面将探讨超声波焊接塑料件设计的一些要素。

1、材料选择超声波焊接适用于大部分塑料材料,例如ABS、PP、PE、PC等。

在选择材料时需要考虑到材料熔点、熔体流动性、工艺操作温度等因素。

同时也需要考虑到塑料件的用途和环境因素等。

不同的材料可能会呈现不同的熔化状态,选择合适的材料有助于提高焊接效果。

2、结构设计超声波焊接的结构设计需要考虑到焊接面积、夹紧方式、固定件的形态等因素。

同时还需要考虑到焊接面的平整度,避免因平整度不良导致焊接质量下降。

以及线缆的合理布局等因素。

3、设计焊接区域超声波焊接时需要将塑料件的焊接区域考虑在内,这通常要求在设计时将两个零件上的边缘设计成接触面。

在设计过程时也要注意一些特殊的形状,例如圆形、锥形、椭圆形等比较特殊的零件设计。

4、加强件的设计在一些合并的塑料件上设计加强件,能够帮助增强焊点的强度,提升焊接的质量。

例如在汽车零部件、家电等领域,经常使用加强件来增强焊点的结构强度。

5、生产工艺考虑在设计时还需要考虑到生产工艺方面,例如机器设备的限制、操作人员工艺水平等因素。

这需要对焊接过程进行一定的分析,为生产提供方便实用的方案。

总之,超声波焊接塑料件设计需要综合考虑塑料材料、加强件、结构、焊接区域等方面。

设计优秀的塑料件有助于提高超声波焊接的质量和效率。

超声波塑料焊接技术详解

超声波塑料焊接技术详解

超声波塑料焊接技术详解一、超声波模具架设不准确、受力不平均怎么办?在一般认为超声波作业时,产品与模具表面只要接触准确就可以得到应该的超声波焊接机焊接效果,其实这只是表面的看法,超声波既然是摩擦振,就会产生音波传导的现象.我们如果单只观察硬件(模具)的稳合程度,而忽略了整合型态的超声波作业方式,必定会产生舍本逐末或误判的后果,所以在此必须先强调超声波焊接的作业方式是传导音波,使成振动摩擦转为热能而焊接. 这时候超声波模具的稳合程度、产品截面的高低、肉厚、深浅、材质的组织,必定无法是百分之百承受相同的压力。

另一方面上模(H o r n)输出的能量,每一点都有其误差值,并非整个面发出的能量都相同。

就这整体而言,势必产生产品焊接线焊接程度的差异。

所以也就必须作修正,如何修正,那就是靠超声波焊接机本身的水平螺丝,或是贴较薄的胶带或铝箔来克服了。

二、塑料产品材质配合不当?每一种塑料材质的熔点,各有不同,例如ABS塑料材质的熔点约115℃,耐隆约175℃、PC之145℃以上、PE约85℃为例:ABS与PE二种材质的熔点差距太大,超声波焊接势必困难。

而ABS与PC二种材质,亦有差距,但已非前项差距如此之大,是以尚可焊接,但在超声波功率相同,能量扩大相同的情况下,相异的塑料材质,绝无法比相同材质的焊接效果好。

三、超声波机台输出能量不足该怎么处理?客户在购买超声波焊接机时,通常较难预料未来产品发展的规格,所以会遇到较大产品对象超出超声波标准焊接的情形。

此时在不增加成本的预算下,只得以现有设备来作业生一、超声波模具架设不准确、受力不平均怎么办?在一般认为超声波作业时,产品与模具表面只要接触准确就可以得到应该的焊接效果,其实这只是表面的看法,超声波既然是摩擦振,就会产生音波传导的现象.我们如果单只观察硬件(模具)的稳合程度,而忽略了整合型态的超声波作业方式,必定会产生舍本逐末或误判的后果,所以在此必须先强调超声波焊接的作业方式是传导音波,使成振动摩擦转为热能而焊接. 这时候超声波模具的稳合程度、产品截面的高低、肉厚、深浅、材质的组织,必定无法是百分之百承受相同的压力。

超声波在焊接应用中的研究与发展

超声波在焊接应用中的研究与发展

超声波在焊接应用中的研究与发展超声波技术是一种通过高频振动传递能量的方法,近年来在工业领域得到了广泛的应用。

其中,在焊接领域,超声波技术具有独特的优势,并得到了不断的研究和发展。

首先,超声波在焊接中的应用可以实现高效快速的焊接。

传统的焊接方法需要加热材料以达到熔化的温度,而超声波焊接是一种冷焊接技术,可以在较短的时间内实现材料的焊接,从而提高生产效率。

同时,超声波焊接可以在焊接过程中不增加额外的热源,从而减少了能源的消耗,降低了生产成本。

其次,超声波焊接技术具有高强度的焊接效果。

由于超声波的高频振动可以产生较大的机械应力,因此能够在焊接接头处实现更好的结合。

超声波焊接不仅可以焊接金属材料,还可以焊接塑料、玻璃等非金属材料,因此具有广泛的应用前景。

此外,超声波焊接还可以实现焊接接头的无气孔化,从而提高焊接接头的质量。

超声波焊接技术的发展离不开材料科学的支持。

材料科学的研究为超声波焊接提供了更多的选择。

例如,在金属焊接中,研究者通过改变焊接材料的成分和结构,进一步提高了焊接接头的强度和可靠性。

在塑料焊接方面,研究者通过探索不同材料的焊接参数和工艺条件,实现了对不同塑料材料的焊接。

这些研究为超声波焊接技术的应用提供了更多的可能性和发展方向。

同时,随着先进制造技术的发展,超声波焊接技术也不断得到改进和创新。

例如,研究者通过使用激光辅助焊接、磁力辅助焊接等新技术,进一步提高了焊接接头的质量和强度。

此外,超声波焊接技术与机器人技术的结合,实现了焊接过程的自动化和智能化,提高了生产效率和质量控制能力。

总之,超声波在焊接应用中的研究与发展已经取得了显著的进展。

超声波能够实现高效快速的焊接,具有高强度的焊接效果,同时能够应用于不同材料的焊接。

此外,通过材料科学的研究和与其他先进制造技术的结合,超声波焊接技术不断得到改进和创新。

相信随着科技的进步,超声波焊接技术在未来将会有更广阔的应用前景,为工业生产带来更多的便利和效益。

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究(航天材料及工艺研究所,北京 100076)文摘:塑料超声波焊接技术是经济、环保、高效的连接技术。

本文对12μmPET/30μmPE和12μmPET/30μmCPP两种复合薄膜进行超声波焊接工艺研究,发现焊接振幅、焊接时间、焊接压力等都影响焊接接头的热合强度。

聚乙烯基复合薄膜焊接接头的热合强度明显高于聚丙烯基复合薄膜。

关键词:复合薄膜,超声波焊接,工艺,PET/CPP,PET/PE1.前言塑料超声波焊接技术是借助超声波使塑料件接触面的分子快速融合在一起的一种加热连接方法。

它有时间短、表面无损坏、非焊接区域不发热、无需前处理、操作简单等优点,已经广泛地应用于航空航天、仪器仪表、食品包装、电子工业等领域。

塑料超声波焊接工艺参数与焊接设备的频率和焊接材料的形状有关,且对焊接质量有显著的影响。

绝大多数文献[1~3]报道的研究工作都是基于20KHz的超声波焊接设备和塑料及其复合材料的片材、板材而完成的,发现焊接质量与焊接振幅、焊接时间、焊接压力等工艺参数有关。

但针对塑料薄膜的超声波焊接研究的报道很少,吴德光[4]对包装塑料聚酯(12μm PETP)/低密度聚乙烯(100μm LDPE)膜、PETP(12μm)/AL(12μm)/LDPE(75μm)膜,Alejandro等[5]对厚度为0.254~1.016mm热塑性聚氨酯(TPU)薄膜等进行了超声波焊接的探索性研究,薄膜厚度在100μm以上,焊接设备频率为20KHz,但他们都没有系统地研究塑料薄膜的焊接质量与工艺参数的关系。

本文利用40KHz超声波设备对总厚度小于50μm的聚酯(12μm PET)/聚丙烯(30μm CPP)和聚酯(12μm PET)/聚乙烯(30μm PE)复合薄膜进行焊接工艺研究,得到了焊接振幅、焊接时间、焊接压力等工艺参数对焊接接头热合强度的影响规律。

2.实验2.1试样准备首先通过干式复合法制备12μmPET/30μmPE、12μmPET/30μmCPP双层复合薄膜,沿复合薄膜的纵向取样,如图1。

超声技术在材料加工中的新进展

超声技术在材料加工中的新进展

超声技术在材料加工中的新进展超声技术是一种非常有前途的技术,它可以在材料加工过程中起到很重要的作用。

近年来,随着科技的不断进步,超声技术也得到了不断的完善和发展。

本文主要讨论超声技术在材料加工中的新进展,包括超声振动切削、超声往复振动穿孔、超声辅助喷涂等方面。

一、超声振动切削超声振动切削是一种先进的材料加工方式。

在这种加工方式中,通过超声波来产生高强度的振动,将刀刃与工件产生较小的接触力,从而实现高效、高精度和高光洁度的切削加工。

与传统的切削方式相比,超声振动切削能够减少因切削力产生的热变形、热源等问题,在切削过程中减少了工件的变形和热效应。

同时,由于振动刀具能够切削更薄、更硬的材料,因此在加工金属、塑料和陶瓷材料方面有很广泛的应用。

近年来,随着超声技术的不断发展,超声振动切削技术也在不断优化和改进。

例如,研究人员利用超声振动切削技术开发出了一种新型的切割刀具,可以实现更高的质量和效率。

此外,还有研究人员使用超声振动切削技术加工纤维增强材料,提高了加工精度和表面质量。

二、超声往复振动穿孔超声往复振动穿孔技术是一种高效、高精度的穿孔方式。

传统的穿孔方式通常采用机械切割或激光穿孔,但由于这些方法受到材料的限制,很难达到高精度的效果。

超声往复振动穿孔技术通过超声波的作用实现穿孔,并可以在一定程度上改善传统穿孔方法的缺陷。

目前,超声往复振动穿孔技术已经在微电子、微机器人、精密制造等领域得到了广泛应用。

例如,在电子芯片的制造过程中,使用超声往复振动穿孔技术可以实现更高的精度和可靠性。

三、超声辅助喷涂超声辅助喷涂技术是一种新兴的涂层技术。

该技术通过超声波的高频振动使涂料微粒受到激励,形成颗粒的聚合体,从而形成更加均匀和致密的涂膜。

与传统的涂层方式相比,超声辅助喷涂技术可以提高涂层的质量和成形率,并且节省材料成本。

近年来,该技术已经在汽车制造、建筑物防水材料、涂料喷涂等领域得到了广泛的应用。

总体来看,超声技术在材料加工中的新进展主要集中在超声振动切削、超声往复振动穿孔和超声辅助喷涂等方面。

PE超声波焊接工艺

PE超声波焊接工艺

PE超声波焊接工艺随着科技的不断发展,超声波焊接技术在工业生产中得到了广泛应用。

PE超声波焊接工艺就是其中的一种,它在聚乙烯(PE)材料的焊接过程中具有独特的优势。

PE超声波焊接工艺是利用超声波的振动能量将PE材料加热至熔点,并通过施加一定的压力使其相互融合的一种焊接技术。

相较于传统的热熔焊接和摩擦搅拌焊接,PE超声波焊接工艺具有以下几个显著的优点。

PE超声波焊接工艺能够实现高效、快速的焊接。

超声波振动能够在短时间内将PE材料加热至熔点,使其迅速融合。

与传统的热熔焊接相比,PE超声波焊接的焊接速度更快,能够大幅度提高生产效率。

PE超声波焊接工艺具有良好的焊接质量和可靠性。

超声波焊接可以在非常短的时间内完成焊接过程,避免了焊接过程中的氧化和污染,从而得到了更高的焊接质量。

同时,超声波焊接还能够实现无接触焊接,减少了热影响区域,提高了焊接接头的强度和密封性能。

第三,PE超声波焊接工艺适用范围广。

PE材料具有一定的薄膜性质,传统的焊接方法往往难以实现对其进行有效的焊接。

而PE超声波焊接工艺可以很好地克服这一难题,适用于各种PE材料的焊接,包括PE薄膜、管材、板材等。

除了上述的优点之外,PE超声波焊接工艺还具有一些其他的特点。

首先,它不需要使用任何焊接剂或添加剂,避免了对环境的污染。

其次,焊接过程中不会产生明显的噪音和振动,提供了良好的操作环境。

最后,PE超声波焊接工艺的设备体积相对较小,结构简单,易于操作和维护。

PE超声波焊接工艺在各个领域都有广泛的应用。

在包装行业中,它可以用于PE薄膜的封口和袋口焊接,提高了包装的密封性能。

在汽车制造业中,它可以用于PE管材的焊接,提高了汽车管路的可靠性和密封性。

在建筑行业中,它可以用于PE板材的拼接,实现了快速、高效的施工。

PE超声波焊接工艺作为一种高效、可靠的焊接技术,在工业生产中具有重要的应用价值。

它能够实现高效、快速的焊接,具有良好的焊接质量和可靠性,适用范围广。

petg超声波焊接工艺 -回复

petg超声波焊接工艺 -回复

petg超声波焊接工艺-回复Petg超声波焊接工艺是一种常用的塑料焊接方法,它通过超声波的振动来将两个Petg塑料件粘接在一起。

本文将逐步回答关于Petg超声波焊接工艺的问题。

第一部分:Petg超声波焊接的原理Petg超声波焊接基于声波的振动原理,其工作原理如下:1. 超声波振荡器产生高频振动,通常在15kHz到40kHz之间。

2. 振动通过焊头传输到两个Petg塑料件的接触面。

3. 接触面上的摩擦和热量导致塑料材料部分融化。

4. 摩擦和热力同时创造了压力,将两个部分粘接在一起。

5. 当振荡停止时,焊接点冷却并固化,形成牢固的连接。

第二部分:Petg超声波焊接的材料和工具1. Petg塑料件:Petg是一种常见的透明塑料,具有良好的机械性能和化学稳定性,非常适合超声波焊接。

2. 超声波振动器:超声波振动器是产生高频振动的核心部件。

3. 焊头:焊头是将振动传输到塑料件的部分,通常是圆形或镂空的。

4. 支撑工具:支撑工具用于固定和定位塑料件,确保焊接的精准性和稳定性。

5. 控制器:控制器用于调整超声波振动器的频率和振幅。

第三部分:Petg超声波焊接的步骤1. 准备工作:确保工作区域干净整洁,检查焊接设备的正常工作状态。

2. 定位塑料件:使用支撑工具将待焊接的塑料件准确地定位在焊接位置上。

3. 调整焊头:根据塑料件的形状和尺寸,选择合适的焊头并安装在超声波振动器上。

4. 调节参数:根据塑料件的特性,调整控制器上的超声波振动频率和振幅。

5. 进行焊接:将超声波振动器的焊头轻轻放置在塑料件的接触面上,将振动传输到塑料件上。

6. 持续焊接:保持一定时间的焊接操作,使塑料材料部分融化并形成牢固的连接。

7. 冷却和固化:当振荡停止时,等待焊接点冷却和固化,以确保连接的完整性和稳定性。

8. 检验和清理:检查焊接点的质量,并清除可能产生的剩余材料和污渍。

第四部分:Petg超声波焊接的优势和应用领域1. 优势:Petg超声波焊接具有焊接速度快、成本低、焊接点强度高等优势。

塑胶件超声波焊接常见缺陷及处理

塑胶件超声波焊接常见缺陷及处理

《塑胶件超声波焊接常见缺陷及处理》1. 引言在工业生产中,塑胶件的焊接是一项非常重要的工艺。

而超声波焊接作为一种常见的塑胶件焊接方法,具有高效、可靠的特点,被广泛应用于汽车、电子、医疗器械等领域。

然而,随着焊接技术的发展,常常会出现一些焊接缺陷,影响产品质量和工艺稳定性。

本文将深入探讨塑胶件超声波焊接常见的缺陷及其处理方法,以帮助读者更全面地理解超声波焊接工艺。

2. 塑胶件超声波焊接常见缺陷及处理2.1 比例不合适- 超声波焊接中,适当的振幅和压力是非常重要的。

如果振幅和压力的比例不合适,会导致焊接强度不足,甚至出现焊接不牢固的情况。

处理方法包括调整振幅和压力的比例,确保其合适性,以保证焊接质量。

2.2 温度控制不当- 超声波焊接需要在一定的温度范围内进行,过高或过低的温度都会对焊接质量造成影响。

处理方法包括加强对温度的监控和控制,确保焊接过程中温度处于适宜的范围内。

2.3 塑胶材料选择不当- 不同类型的塑胶材料适用于不同的超声波焊接工艺,选择不当会导致焊接质量不佳。

处理方法包括根据具体情况选择合适的塑胶材料,并进行充分的测试和验证。

2.4 超声波焊接头磨损- 超声波焊接头的磨损会导致焊接质量下降,甚至出现焊接缺陷。

处理方法包括定期检查和更换焊接头,确保其保持良好状态。

2.5 焊接环境不佳- 焊接环境的清洁程度和湿度都会对焊接质量产生影响。

处理方法包括优化焊接环境、保持清洁和控制湿度,以确保焊接质量稳定。

3. 总结与展望本文针对塑胶件超声波焊接常见的缺陷及处理方法进行了全面的分析和探讨。

通过对比实际生产中的案例和相关研究,我们对于超声波焊接工艺有了更深入的理解,并总结出了一些处理方法。

未来,随着技术的不断发展,我们相信会有更多的创新方法出现,为塑胶件超声波焊接带来更好的解决方案。

4. 个人观点与理解作为一名从事塑胶件超声波焊接多年的从业者,对于焊接技术的重要性有着深刻的理解。

只有不断总结经验、改进工艺,我们才能有效地避免焊接缺陷,提高产品质量和生产效率。

超声波塑料焊接工艺

超声波塑料焊接工艺

超声波塑料焊接工艺超声波塑料焊接工艺是一种高效并且环保的塑料连接工艺,它能够将两个或多个塑料件快速地、牢固地连接在一起。

本文将详细介绍超声波塑料焊接工艺的原理、应用、优点以及局限性。

一、超声波塑料焊接工艺的原理超声波塑料焊接工艺是利用超声波产生的高频振动来摩擦、加热和融化塑料,在外力的作用下将塑料件连接在一起的技术。

具体来说,超声波发生器会将电能转化成机械能,通过换能器将超声波传递到塑料件焊点。

当超声波遇到塑料面时,会产生剪切力和热量,使塑料面快速摩擦、热化并融化,再由外力压合,使塑料接头得以牢固地连接起来。

二、超声波塑料焊接工艺的应用超声波塑料焊接工艺可以应用于各种塑料产品的制造,如汽车、电子、医疗设备等。

特别是在电子行业中,超声波塑料焊接工艺被广泛应用于连接小型电子元件,因为它可以快速而精准地进行塑料连接,连接质量高且不损坏电子元件。

此外,超声波塑料焊接工艺也可应用于食品包装行业,如酸奶杯、密封袋等。

三、超声波塑料焊接工艺的优点1.快速精准:超声波塑料焊接工艺能够在短时间内完成连接工作,且连接质量高,不产生塑料渣和其他杂质。

2.无毒环保:超声波塑料焊接工艺没有采用粘合剂或其他有害化学物质,不会对环境造成污染。

3.节能省电:超声波塑料焊接工艺没有热损失,不需要额外的加热设备或大量的电能,具有节能省电的优点。

4.设计自由度高:由于超声波可以穿透一个物体,因此可以实现复杂的连接形状和各种不同的体积大小。

四、超声波塑料焊接工艺的局限性1.对焊接材料要求高:超声波塑料焊接工艺对焊接材料有一定的要求,只有符合材料特性才能保障连接质量。

2.焊接深度受限:由于超声波的穿透能力有限,因此对于较厚的材料,超声波可能会造成局部无法接触的情况。

3.受限于材料性质:超声波的焊接效果受材料性质的影响,如硬度、粘度等,在处理不同种类的塑料时可能收到一定程度的限制。

综上所述,超声波塑料焊接工艺是一种高效、快速、精准、环保的连接工艺,被广泛应用于各种塑料产品的制造。

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究引言超声波焊接是一种常用的塑料焊接方法,通过在塑料接头处施加超声波振动,使其产生热能并融化,从而实现塑料的焊接。

塑料复合薄膜在包装、电子和医疗等领域得到广泛应用,因此研究塑料复合薄膜的超声波焊接工艺具有重要意义。

本文将深入探讨塑料复合薄膜超声波焊接工艺的研究进展、关键参数的优化以及对焊接质量的影响。

超声波焊接工艺的研究进展1.传统超声波焊接工艺简介–超声波焊接机的组成和工作原理–超声波振动与瑞利面的接触–振动源和薄膜接触面的摩擦热效应2.塑料复合薄膜焊接特点–复合薄膜的结构和性质–复合薄膜焊接中的难点和挑战–复合薄膜焊接与单一塑料焊接的差异3.塑料复合薄膜超声波焊接研究现状–国内外相关研究进展综述–焊接材料的选择与匹配–超声波焊接工艺参数的优化工艺参数的优化1.薄膜材料的选择与匹配–塑料种类对焊接性能的影响–复合薄膜的选择原则–复合薄膜界面的处理2.超声波焊接工艺参数优化–能量输入对焊接强度的影响–振幅、压力和时间的优化选择–超声波焊接头的设计与选择3.其他辅助工艺参数的影响–焊接温度的控制–焊接速度的调节–超声波焊接机的使用环境要求焊接质量的影响因素1.界面结构的影响–界面层的形成与薄膜结合强度的影响–复合薄膜界面的测试方法2.薄膜性能的影响–材料的熔融速度和粘度对焊接质量的影响–薄膜厚度对焊接强度的影响3.工艺参数的影响–能量输入与焊接强度的关系–超声波焊接机参数与焊接质量的关系结论塑料复合薄膜超声波焊接工艺的研究是实现高质量焊接的关键。

通过优化工艺参数和材料选择,可以实现复合薄膜的高效焊接。

然而,仍然存在着一些难题需要进一步研究和解决。

未来的研究方向应着重于焊接质量的非破坏性检测方法的开发和工艺参数与焊接质量的定量关系研究。

塑胶件的结构设计:超声波焊接篇(中)

塑胶件的结构设计:超声波焊接篇(中)

塑胶件的结构设计:超声波焊接篇(中)04超声波焊接效果的影响因素一、塑胶材料因素上篇已经介绍的适合超声波焊接的材料选择,一般情况下两种材料满足Tg或熔点接近、化学相容性良好和熔体流动指数接近这三个条件,基本可认为是可焊接的,但需要注意以下几点:1、热塑性塑胶又分为非结晶性(也叫无定形)塑胶和结晶性(或半结晶性)塑胶。

1)对于非结晶性塑胶,其分子排列无序、有明显的使材料逐步变软、熔化及至流动的温度(Tg玻璃化温度)。

2)对于结晶性塑胶,其分子排列有序,有明显的熔点(Tm熔化温度)和再度凝固点,在温度达到熔点之前,半结晶塑料始终保持固态,当温度达到熔点时,整个分子链开始移动,塑胶开始融化,如果此时热量降低,塑胶很快就会凝固。

图3-106显示了非晶塑料和半结晶塑料的熔化过程之间的差异。

同时,结晶性塑料常常有较高的熔点,需要很高的能量(高熔化热度)才能把结晶型的结构打断从而使材料从结晶状态变为粘流状态。

因此,与非结晶性塑料相比,结晶性塑料更难焊接。

为了获得结晶塑料的更高焊接质量,通常需要考虑更多因素,例如更高的振幅,更短的焊接距离等,且为了集中超声能量,超声线的角度设计的更小或采用其他的超声结构(剪切式)。

焊接过程中,结晶性(或半结晶性)塑料迅速熔化和迅速冷却,焊缝处容易产生较多的非晶态(无定形)状态塑料。

如当产品在后续使用过程中在高温下工作时,焊缝处非晶态(无定形)状态塑料会逐步转变成半结晶状态,从而在焊缝处内部产生额外的结晶应力,可能会降低焊接强度。

所以,针对这一点,非结晶性塑胶塑胶比结晶性(或半结晶性)塑胶更适用于超声波焊接。

2、同一材料之间熔点是相同的,从原理讲是可以焊接的,但是当材料的熔点大于350℃时,不建议使用超声焊接。

因为通过超声波振动效应熔化高熔点的材料需要更久的时间,显然超声波焊接效率的优势就明显降低,此种情况应该选择其它焊接工艺,如热板焊接等。

3、难焊接的材料,除非部件设计可以弥补材料性能对焊接的影响。

超声波焊接在塑料连接中的研究进展

超声波焊接在塑料连接中的研究进展

超声波焊接在塑料连接中的研究进展塑料作为一种广泛应用的材料,在现代工业和日常生活中扮演着重要的角色。

而将塑料部件有效地连接在一起,对于实现产品的结构完整性和性能可靠性至关重要。

超声波焊接作为一种高效、清洁且经济的塑料连接技术,近年来取得了显著的研究进展。

超声波焊接的基本原理是利用高频振动的超声波能量,在压力作用下使塑料接触面迅速摩擦生热,从而实现塑料的熔化和连接。

这种焊接方式具有焊接速度快、焊接强度高、对焊件表面损伤小等优点,适用于多种热塑性塑料的连接。

在超声波焊接的研究中,焊接工艺参数的优化一直是一个重要的方向。

焊接功率、焊接时间、焊接压力以及振幅等参数对焊接质量有着显著的影响。

通过大量的实验研究和理论分析,研究人员逐渐掌握了这些参数之间的相互关系,从而能够根据不同的塑料材料和焊件结构,精确地设定焊接工艺参数,以获得最佳的焊接效果。

塑料材料的特性也是影响超声波焊接质量的关键因素之一。

不同种类的塑料具有不同的熔点、结晶度、粘度等特性,这些特性会直接影响到超声波能量的吸收和传递,进而影响焊接效果。

例如,非晶态塑料通常比结晶态塑料更容易焊接,因为它们在加热过程中没有明显的相变过程,能够更均匀地吸收超声波能量。

因此,在进行超声波焊接时,需要根据塑料材料的特性选择合适的焊接工艺和参数。

除了工艺参数和材料特性,焊件的结构设计也对超声波焊接质量有着重要的影响。

合理的焊件结构设计可以提高焊接的效率和质量,减少焊接缺陷的产生。

例如,在设计焊件时,应尽量避免出现尖角、薄壁等结构,以减少应力集中和能量损耗。

同时,焊件的接触面形状和尺寸也应根据焊接要求进行优化,以确保超声波能量能够均匀地分布在焊接面上。

随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展,越来越多的研究人员开始采用数值模拟的方法来研究超声波焊接过程。

通过建立数学模型和物理模型,可以模拟超声波在塑料中的传播、能量的吸收和转化以及塑料的熔化和流动等过程,从而预测焊接质量和优化焊接工艺。

塑料热熔焊接接头的超声波检测

塑料热熔焊接接头的超声波检测

塑料热熔焊接接头的超声波检测摘要:塑料管材和板材的焊接方法有热风焊、挤出焊、热熔焊和电熔焊,笔者的试验对象为塑料热熔焊接接头超声波检测。

笔者针对不同种类塑料的声学特性进行了试验,检测出各自的纵波声速和衰减系数,取得较好效果,缺陷的定位和测长精度均较高。

关键词:塑料管材;热熔焊接;超声波检测1热熔接头质量的影响因素研究进展1.1焊接温度的影响热熔焊接的焊接温度通常指加热阶段加热板达到的最高温度,其取值会显著影响焊接接头的力学性能。

王晓芹研究了PE管道热熔焊接温度对焊接接头拉伸强度的影响,结果如图1所示,热熔接头的拉伸强度随焊接温度升高呈现先增高后降低的趋势,在210℃达到最大值,不同级别的PE管道变化趋势相同。

阳代军等研究了焊接接头冲击韧性与焊接温度的关系,结果显示接头的冲击韧性也随焊接温度升高呈现先增高后降低的趋势。

图1焊接温度和焊接接头拉伸强度的关系热熔接头性能的变化主要是因为材料微观结构的改变。

PE在加热后变为熔融状态,在外力作用下,熔融区的分子链会不断重叠和缠结,部分熔融体还会被挤出焊接面,形成焊接卷边。

冷却后的焊接区域材料经过了重结晶过程,结晶度、晶体形状和分子链大小也均发生了改变。

焊接温度的高低直接影响焊接材料熔融区分子链的活动特性,过高的焊接温度会导致焊接区PE分子链发生断裂而变短,晶体结构被破坏,同时过热会使材料发生热氧化破坏,可能产生气体杂质。

这些气体在焊接过程中未被排除,会附着在焊缝和卷边中形成气孔,致使产生应力集中现象而导致接头性能降低。

过低的焊接温度会使分子链运动活性不足,解缠、渗透和缠结过程进行地不够充分,结晶度降低,最终无法形成性能合格的热熔接头。

1.2卷边结构的影响卷边是热熔焊接的重要标志之一,它是由热熔区的熔融态PE材料在焊接压力作用下向管道外溢出、冷却后凝固形成。

由于是受挤压形成,卷边在焊缝处呈现近似X的形状。

卷边材料的结晶度和分子链在形成过程中均发生了变化,分子链受力的方向由之前的沿管道轴向变为了径向,而结晶度的变化受焊接压力的影响先增大后减小。

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塑料超声波焊接工艺研究进展高阳赵云峰(航天材料及工艺研究所北京 100076)文摘:从焊接设备、焊接材料、工艺参数等方面综述了塑料超声波焊接质量的进展。

选择高频焊接设备、使用低熔点、高表面摩擦系数的材料,选择适宜的焊接时间和压力,有利于提高焊接质量,并指出了塑料超声波焊接质量的控制方法和检测手段的发展方向。

关键词超声波焊接,焊接质量,塑料Development in Research of quality of ultrasonically welded plasticGao Yang Zhao Yunfeng(Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology, Beijing 100076)Abstract The paper introduces technique of ultrasonic plastic welding. Factors of welding quality include equipment of welding 、 materials of welding 、 parameters of processing and so on. The equipment that has high frequency and t he materials that have low melting point and high external frictional coefficient are easy to weld. Primary parameters affecting welding quality are welding time 、 welding pressure 、 amplitude etc. In addition, development of ultrasonic welded technique in plastic field is proposed. It is useful to carrying out work of ultrasonic plastic welding in future.Keywords ultrasonic welding , welding quality , plastic1 前言塑料超声波焊接技术是借助超声波使塑料件接触面的分子快速融合在一起的加热连接方法。

利用超声波发生器将低频的电能转化为 20 ~ 40KHz 的高频电能,电能通过换能器转化为同频率的纵向机械振动,这种振动通过调幅器和焊头传递给放置在基座上的焊接试样,在机械振动引起的动态机械力作用下使焊接区试样表面温度升高熔化,挤出形成一定厚度的熔化层,焊接后在一定时间内保持压力,直到熔化层冷却凝固成为可靠的接头[1]。

塑料超声波焊接技术有时间短、表面无损坏、非焊接区域不发热等优点,目前已经广泛地应用于航空航天、仪器仪表、食品包装等领域。

迄今为止,各国的研究者对它进行了大量的研究工作,主要集中在焊接工艺参数[2 ~ 3]、焊接过程[4]和焊接设备[5]等方面,本文从焊接设备、焊接材料、工艺参数三个方面综述了焊接质量的研究进展情况,并介绍了焊接质量控制方法和检测手段的进展情况。

2 焊接设备塑料超声波焊接工艺是从金属超声波焊接发展起来的。

它最早是由美国琼斯等人在 1950 年提出。

19 世纪 60 年代后,美国、日本、瑞士、英国、德国和前苏联开始在实际生产过程中使用这种技术。

美国的 Brason 、声能器材公司、日本的海上电机株式会社、松下电气、德国的 KLN 公司以及俄罗斯、瑞典都研制生产了塑料超声波焊接设备,设备的频率一般在 20 ~40kHz 之间,功率一般在几百瓦到几十千瓦之间[6]。

现阶段焊接设备的研究主要集中在提高焊接功率和频率以及采用新型振动模式等方面,出现了 40KHz 以上的超声波振动系统[7~8],以及横向[9][9] 、扭曲[10]、以及纵向-横向[11]等复振动模式的设备,用此设备来焊接声发射特性较差的材料。

此外,田修波等[12]对塑料超声波的气动加压系统进行研究,研制压力可变的塑料超声波焊接机,能得到更好的焊接质量。

3 焊接材料超声波焊接原则上可以焊接所有的热塑性塑料。

按照焊接技术特性的功能可以把高分子材料分为三类[13~14]:( 1 )柔性材料,指软质、低弹性模量材料;( 2 )刚性材料,指高弹性模量和低机械振动阻尼因子材料,例如聚苯乙烯( PS )、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )、聚酰胺( PA );( 3 )所有的高分子薄膜、高分子合成纤维、由薄膜和纤维组成的布。

3.1 焊接材料物性参数一般来说,塑料超声波可焊性取决于公式材料搭接宽度的增加使焊接接头强度降低。

因为随着搭接宽度增加,焊接接头边缘应力集中增加,边缘出现的微裂纹增多,接头强度降低。

Matsuoka[21]焊接用层合法 (Paper-making) 和浸渍法( impregnation )制备的玻璃纤维改性 PP ,焊接接头强度都随着宽度增加而降低。

3. 4 材料表面粗糙度增加材料表面粗糙程度可以降低声阻抗,提高表面能流密度,从而提高其焊接质量。

侯旭光等[22]在 PP 包装袋的研究过程中发现,采用表面有滚制花纹的膜材料能够得到更高的焊接质量,比表面光滑的 PP 膜的焊接接头强度提高接近一倍。

3.5 焊接面到焊头距离材料焊接面到焊头的距离达到半波长值时焊接接头强度最大。

因为超声波在塑料中传递主要是纵向波,最大纵向波峰值往往出现在半波长,距离接近半波长时超声波传递给焊接界面热能量最多,能得到良好的焊接接头。

针对不同厚度的 HS1000 (芳基磷酸盐和粘土改性的聚苯醚,半波长为 3.86cm )进行超声波焊接,结果发现存在临界厚度为 38.6mm ,小于临界厚度时焊接接头强度和伸长率随厚度的增加而增加,大于临界厚度时焊接接头强度迅速降低[23]。

4 工艺参数塑料超声波焊接包括振幅、焊接时间、焊接压力等许多工艺参数,这些工艺参数以及参数之间的共同作用都对其焊接质量有影响。

4.1 焊接振幅振幅是塑料在超声波焊接时首要选择的工艺参数。

材料在特定的超声波频率下都有适宜的振幅范围,表 1 介绍了几种常用的塑料在 20KHz 下所需的振幅范围。

表 1 超声波焊接热塑性塑料所需的振幅范围[16]Tab.1 Range of amplitude for ultrasonically welded thermoplastic材料振幅范围/μm 材料振幅范围/μm 聚苯乙烯( PS )15 ~ 30 聚氯乙稀(PVC)20 ~ 40 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物( ABS )20 ~ 30 聚乙烯( PE )25 ~ 60 聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )20 ~ 35 聚丙烯( PP )30 ~ 60在适宜的振幅范围内,振幅增加有利于超声波能量的扩散,从而提高焊接接头强度。

例如 Sancaktar[18]在 40μm ~ 53μm 振幅范围内发现 PP 焊接强度随振幅的增加而呈上升趋势; Liu[19]在 25μm ~ 40μm 振幅范围研究 PP 和玻璃纤维增强聚丙烯复合材料,发现焊接强度随振幅增加而增加。

但是振幅对焊接质量的影响并不完全满足上述规律。

Benatar[24 ~ 25]在 1μm ~ 60μm 振幅范围内研究塑料超声波焊接,发现非晶材料 PS 、 ABS 焊接接头强度受振幅变化的影响不大;半晶材料 PE 、 PP 振幅达到 25μm 后焊接接头强度振幅增大而增加,小于 25μm 时恰好相反,而且发现振幅为 15μm 时塑料的焊接接头强度值均较大,这点值得注意。

卢彤[26]从熔融层厚度角度进一步阐述了振幅与焊接质量的关系,试验表明熔融层厚度随振幅增大而略微减小,导致 PS 焊接接头的剪切强度增加,弯曲强度降低。

此外,塑料焊接所需的振幅还受焊接形式种类和焊接设备频率的影响。

嵌插和铆接所需振幅较大,而平面焊所需振幅较小。

90kHz 的超声波塑料焊接设备的振幅是 27kHz 焊接设备振幅的三分之一, 90kHz 的超声波能够使焊接面温度更快地升高到较高的值[27]。

4.2 焊接压力在其他因素确定的情况下,取得较优焊接接头强度的焊接压力存在一定范围。

例如 Matsuoka[22]对玻璃纤维增强的聚丙烯复合材料搭剪试样进行了试验研究,压力小于 0.15MPa 接头强度随压力增大而增加,超过 0.15MPa 后接头强度达到一个比较稳定的状态,约为 35MPa ,当焊接压力超过 0.4MPa ,聚丙烯会从基体中严重挤出,焊接接头强度降低。

焊接压力对焊接质量的影响比较复杂。

周生玉等[28]超声波焊接 PP 发现,焊接压力对焊接熔融区的厚度和取向程度有较大影响,焊接压力增加,熔融层厚度减小,焊接接头的取向程度增加,宏观表现为焊接压力增加,接头沿取向方向的剪切强度增加,垂直于取向方向的弯曲强度降低。

Harras 等[29]超声波焊接碳纤维增强聚醚醚酮复合材料板,发现断裂韧性与焊接压力关系图中的数据点很分散,并通过红外光谱和扫描电镜对断裂断面分析,发现分子取向对焊接质量的影响不明显。

材料分子取向对焊接质量的影响还需进行进一步的研究。

4.3 焊接时间实验证明,要想得到良好的焊接接头,必须选择适当的焊接时间,过长和过短的焊接时间都会造成焊接接头强度的下降。

Benatar 等[24 ~ 25]发现在近程焊接 PP 、高密度聚乙烯时,焊接接头强度随着焊接时间的增加而增加,当焊接时间超过一定值(约 1.5s )后,焊接接头强度开始下降。

ABS 、 PS 在远程焊接中出现类似情况,转折点在 2.4s 附近。

超声波焊接 PVC 板材[16]、 PP 包装袋[21]的正交试验中发现焊接时间同样出现转折点,见图 4 。

焊接时间不受材料的厚度影响,薄膜的超声波焊接同样存在较优的焊接时间。

吴德光 [30] 对双向拉伸聚酯 / 低密度聚乙烯复合膜进行了超声波焊接研究,结果表明焊接时间对焊接接头质量的影响规律与上述一致,在 0.25s 时焊缝热强度和冷强度均达到较大值。

4. 4 保压时间和保压压力超声波停止后,为了使焊接试样相互紧贴固化,从而使两工件能够很好地焊接在一起,需要在一定时间内保持一定的压力,所需的时间和压力就是保压时间和保压压力。

文献[31]保压时间和保压压力对焊接接头强度的影响是正面的,但相对于其它工艺参数,保压时间和保压压力对焊接接头强度的影响很小。

4.5 焊头下降速度焊头下降速度越快,达到的焊接接头强度越高。

在超声波焊接过程中,高的下降速度能够得到高的接触压力,有利于焊接界面紧密地接触和分子充分地扩散。

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