超声焊接是利用超声波什么效应

随着现代工业的发展，塑料和复合塑料取代金属材料作为结构材料已成为一种趋势。塑料和复合材料在制造业各个领域的应用越来越多，机械制造、航空航天空、汽车、电子、日化等领域都有塑料和复合材料制成的产品。

在生产复杂的热塑性塑料零件时，将多个注射接头连接在一起通常是一种经济有效的方法。我只需要选择各种连接方式，比如机械夹紧，熔化连接，也就是焊接。由于焊接工艺流程短，生产效率高，连接强度高，特别适用于热缩塑料的连接。在焊接过程中，传统的方法，主要是热接头发汗和热风焊接，已经不能满足现代工业发展的要求，特别是工业生产自动化的要求。超声波塑料焊接以其高效率和高质量脱颖而出，占领市场势在必行。它是一种经济、高效、环保的新技术，几乎完全克服了传统塑料件焊接方法的缺点，并已显示出良好的应用前景，几乎涵盖了制造业的所有领域。实力。

但是，目前人们对超声波塑料焊接的基础理论和机理的研究还很缺乏，不能满足超声波塑料焊接的工业应用要求，如超声波塑料焊接机械、声学、电子技术、计算机、测量技术、机械高分子材料、自动控制等学科。这是一个跨学科的领域，给超声波塑料焊接的研究带来了相当大的困难。将超声波焊机理论与理论分析和实验相结合，研究超声波塑料焊接区材料的焊接行为，为制定超声波焊接工艺规范和提高焊接强度奠定基础。

超声波技术在塑料焊接中的应用是超声波技术的一个重要发展。目前对超声波塑料焊接原理比较一致的看法是，焊接时，像两个焊接面一样对连接的塑料件施加一定的静压力，超声波产生的高频振动就可以传递到焊接面上。在这种振动的作用下，焊接界面上产生瞬时高温，在焊接界面之间形成熔化层。然后停止超声振动，保持静压，一段时间后熔化凝固，实现焊接面的牢固结合。

塑料超声波焊接机主要由主电路声学系统、气动加压系统、自动控制系统和机械部分组成。声学系统是核心部分，超声波焊接机的结构图如图1所示。声学系统由换能器、调幅器和焊头组成，其中逆变器将50 Hz工频交流电转换成20 Hz高频交流电供给换能器。

将换能器的高频交流能量转化为高频振动，调整振幅，得到适合焊接的政府焊头。高频振动传递到焊接室的接触面，使两个塑料接触面的分子产生内摩擦和剪切摩擦，从而产生大量的热量。温度急剧上升，接触表面的塑料达到熔化状态。超声波停止后，作用在塑料上的压力保持不变，在一定时间内，接触面上熔化的塑料逐渐增加。实现超声波焊接的焊接周期一般为凝固成具有一定强度的接头后数毫秒，取决于焊接尺寸和焊接面积，保温时间仅为0.001至1秒。

塑料的超声波焊接，主要工艺影响因素如下:

振幅：声学系统输出的机械振幅是超声波塑料焊接时首要选择的工艺参数，从塑料升温角度来看，由于其物理性质不同，塑料焊接振幅的发热率和温升率不同，每种材料都有以达到融化温度的最小振幅，如果振幅不够塑料很难达到使之融化的温度。振幅:声学系统输出的机械振幅是超声波塑料焊接的主要工艺参数。从塑料加热的角度来看，塑料焊接振幅的加热速率和升温速率因其物理性质不同而不同。每种材料都有达到熔化温度的最小振幅，如果振幅不够，塑料很难达到熔化温度。

因此塑料的焊接强度与振幅有密切的关系，超声波塑料焊接所需的振幅由变幅杆的形状和材料来调整。另外焊接形式不同，所需政府也不同，如嵌插和铆接所需要的振幅较大，平面焊所需的振幅较小。即焊接输出的振幅要随焊接件的种类和焊接形式而调整。因此，塑料的焊接强度与振幅密切相关，超声波塑料焊接所需的振幅由变幅杆的形状和材料来调节。另外，不同的焊接形式需要不同的政府。比如嵌铆所需的振幅较大，而平面焊接所需的振幅较小。即焊接输出的幅度要随焊接件的类型和焊接形式而调整。