1           用途及特点

1.1     用途：

超声波塑料焊接机用于可熔塑性塑料制品的焊接、铆接、成型、金属与塑料的镶嵌。广泛用于电子、电器、汽车零件、塑料玩具、文具用品、日用品、工艺品、化妆品等各个行业。

1.2     特点：

超声波塑料焊接机采用电子程序控制，自动化程度高，操作容易，内置电子保护电路，使用安全，工作稳定可靠。还具有功率大，效率高等特点。

超声焊接具有焊接面牢固、气密性和水密性好、强度高，美观、环保的特点。

2        使用要求

2.1      电源电压：220 V/10A1P  50 Hz±5% 

2.2      压缩机排气量：0.1m3/min 

2.3      环境温度：0~40℃ 

2.4        相对湿度：35%~85%

2.5        大气压力：86~106Kpa

3        技术参数

4        工作原理

4.1     焊接原理：

在焊接时，换能器把20KHz/15KHz的大功率振动信号，转换为相应的机械能，施加于所需焊接的塑胶件的接触界面，焊件接合处剧烈摩擦瞬间产生高热量，从而使分子交替熔合，从而达到焊接效果。

只有分子结构相同或相近的塑料才能进行焊接。在焊接面上是分子间的化学结合，所以母体材料越相近，焊接效果越好（见图1）。

表示熔接状况最佳

表示熔接状况尚可 

表示不宜熔接

丙烯晴双烯苯乙烯ABS

ACRYLIC MULTIPOLYMER

缩西全树脂ACETAL

压克力ACRYLICS

纤维素CELLULOSICS

ABS/POLYCARBONATE

ABS/PVC

BDS

尼龙NYLON

聚碳酸脂POLYCARBONATE

聚酯树脂聚乙烯POLYESTER-PET

聚丙烯POLYROPYLENE

聚苯乙烯POLYSTYRENE

聚氯乙烯PVC

苯乙烯丙烯晴SAN

STYRENE-M-A

图1：热塑性塑料焊接的相容性

   超声波作用在焊件的接口上，即超声线。相对二个焊接面只有形成异向振动时才能焊接，同向振动不能焊接（见图2）。通过对焊件接口形状的设计和对超声波模具的设计，可以获得必要的异向振动条件（见图3）。

图2：焊件振动条件

异向振动                           同向振动

图3：焊接面形状图

    模具                   塑胶                   金属

1、熔接        2、埋值       3、铆接        4、点焊      5、成形

4.2  影响焊接质量的因素：

4．2．1 在进行焊接时，需要对焊件施加必要的压力，同时严格控制

焊接时间和超声功率。压力、时间、功率是确保焊接质量的三要素。

焊接压力：对焊件施加压力是为了给声组件形成一个较为稳定的焊接负载。由于对焊件施加静压力，焊件材料将由弹性向塑性过渡，这样，材料的粘弹系数增加了，就能吸收更多的超声能量。静压力还促进了分子相互扩散并挤去焊缝中的残余空气，从而达到水密和气密。

延时时间：当焊头对焊件施加压力达到某一预定值时，才触发超声发生器工作，使超声发生器一开始就处于负载相对稳定的工作状态。这有利于提高焊接质量，对设备稳定可靠的工作也是很重要的。

焊接时间：由于焊机的输出功率是一定的，焊件得到的能量与超声作用时间成正比，所以选择焊接时间是关键。焊接时间短了，出现虚焊，焊接时间长了，造成焊件变形，熔渣溢出，有时还会在非焊接部位出现热斑（变色）。焊接时间以短为好，一般在1秒以内，所以可以选择功率大一点的焊机。焊接时间需经过多次试验才能确定。

保压时间：超声停止后，焊件还要在压力下保持一段时间，以便冷却定型。

4．2．2  除了焊接设备外，来之于塑料内部或外部的各种因素，对焊接质量有一定的影响，应当引起重视。

    塑料的吸湿性：如果焊接潮湿的塑胶零件，水将在100℃时作为蒸汽跑出来在焊接面上出现气泡。这样一来，焊接面就失去了气密性。吸湿较为严重的有尼龙，丙稀酸和聚砜。用这些材料做的零件，焊前必须采取干燥措施。并贮存在聚乙烯袋里。

塑料中的填充物如玻璃纤维、滑石、云母，它们改变了材料的物理特性。塑料中填充料的含有率对塑料的可焊性和焊接质量有很大的关系。含有20%以内的填充料的塑料能正常进行焊接，不需要特殊的方法和设计。在这个范围内还可以改善某些塑料的可焊性。这时难以焊接的聚乙烯即使在远场也可以焊接了。当填充物超过20%时，因塑料表面存在着颗粒，焊头磨损就成了问题。这时，焊头要选用热处理过的钢或钛合金。填充物超过30%时，由于表面树脂不足，要求气密是不可能的。当填充物超过40%时，在焊接面上因缺少树脂而出现严重的沟道。

4．2．3 焊接面形状：

在超声塑料焊接中，焊件的焊接面形状设计是十分重要的。好的焊接面形状可以节省焊接能量，缩短焊接时间，提高焊接质量。焊接面形状的选取，取决于焊接材料，焊接类型以及质量要求。

焊接面形状一般在焊件模塑成型时做定，所以模具设计    师应了解超声焊接的基本原理和工艺要求。