PA66尼龍加玻璃纖維塑料的超聲波焊接工藝介紹

　　本文介紹一款汽車配件用超聲波焊接遇到的問題和處理方法，該產(chǎn)品用尼龍PA66+30%GF玻璃纖維注塑，在尼龍中添加玻璃纖維、增韌劑等共混資料的力學(xué)性能，結(jié)果標(biāo)明隨玻纖含量的添加，塑膠的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度有大幅度的進(jìn)步，沖擊強(qiáng)度則較為復(fù)雜，增韌劑添加，塑膠的韌性大幅度的進(jìn)步。尼龍屬于半結(jié)晶聚合物，該聚合物分子排列有序，有明顯的熔點(diǎn)和再度凝固點(diǎn)，固態(tài)的半晶體聚合物有彈性，能夠吸收高頻機(jī)械振動(dòng)，不宜于超聲波震動(dòng)的能量傳輸，需要大功率的超聲波焊接機(jī)強(qiáng)勁的振幅和能量，才能的達(dá)到一個(gè)狹窄的溫度范圍進(jìn)行有效的將焊接面熔化并瞬間凝固成型。

　　尼龍材質(zhì)可以用超聲波焊接設(shè)備焊接，但是材質(zhì)很不好焊接，超聲波焊接不對(duì)材質(zhì)有要求，焊接結(jié)構(gòu)也有要求，本材質(zhì)有超聲波焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品肯定可以焊接，如有需要可達(dá)到水密氣密等各種密封要求，焊接牢固度也很強(qiáng)。

用途廣，是以塑代鋼、鐵、銅等金屬的好材料，是重要的工程塑料；鑄型尼龍廣泛代替機(jī)械設(shè)備的耐磨部件，代替銅和合金作設(shè)備的耐磨損件。適用于制作耐磨零件，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)件，家用電器零件，汽車制造零件，絲桿防止機(jī)械零件，化工機(jī)械零件，化工設(shè)備。如渦輪、齒輪、軸承、葉輪、曲柄、儀表板，驅(qū)動(dòng)軸，閥門、葉片、絲桿、高壓墊圈、螺絲、螺母、密封圈，梭子、套簡(jiǎn)，軸套連接器等。

      尼龍塑料材質(zhì)超聲波焊接樣板，汽車壓力容器超聲波密封焊接

　　隨著汽車的小型化、電子電氣設(shè)備的高性能化、機(jī)械設(shè)備輕量化的進(jìn)程加快，對(duì)尼龍的需求將更高更大。特別是尼龍作為結(jié)構(gòu)性材料，對(duì)其強(qiáng)度、耐熱性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龍的固有缺點(diǎn)也是限制其應(yīng)用的重要因素，特別是對(duì)于PA6、PA66兩大品種來說，與PA46、PAl2等品種比具有很強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，雖某些性能不能滿足相關(guān)行業(yè)發(fā)展的要求。

      上圖為一款軍用通訊天線，采用PA66+GF30% 材料 ，工作環(huán)境苛刻， 經(jīng)過我司超聲波焊接后，可達(dá)到防水，耐沖擊，耐高溫等條件，暴力剖開后，不會(huì)從焊接結(jié)構(gòu)出斷裂，說明焊接達(dá)到了塑料的本體強(qiáng)度。

　　因此，必須針對(duì)某一應(yīng)用領(lǐng)域，通過改性，提高其某些性能，來擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。 由于PA強(qiáng)極性的特點(diǎn)，吸濕性強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性差，但可以通過改性來改善。

對(duì)于尼龍等不易焊接的半結(jié)晶聚合物不能按照常規(guī)的方法來設(shè)計(jì)焊接線，它的連接力主要從能量導(dǎo)向柱的底盤寬度來獲得，這種情況下焊接線的寬度和高度都較大，要考慮到焊接后的溢料問題，因?yàn)檫@種不易焊接的材料如果要達(dá)到較高的連接力和密封性，焊接線處要融合的非常好，一般會(huì)溢料。

尼龍一般都會(huì)添加30%玻纖增強(qiáng)尼龍注塑成型，尼龍屬于半結(jié)晶聚合物，半結(jié)晶聚合物有彈性，能吸收部分高頻機(jī)械振動(dòng)，不易于將超聲波振動(dòng)能量傳至結(jié)合面，需要更高的振幅和能量才能把半結(jié)晶型的結(jié)構(gòu)打斷從而使材料從固態(tài)變?yōu)槿诨癄顟B(tài)，而融化的材料一旦離開熱源，溫度有所下降，尼龍就會(huì)迅速凝固，所以添加25%以上玻纖的尼龍很難保證產(chǎn)品的密封性。

　　這款產(chǎn)品要求防塵防水密封等級(jí)比較高，這種比較難焊接的材質(zhì)，超聲波焊線至少做到0.5MM以上，超聲波焊接線采用凸凹槽的設(shè)計(jì)方法，方便產(chǎn)品定位，避免焊接后溢膠。對(duì)于較大的產(chǎn)品，因?yàn)樽⑺軙r(shí)很難控制尺寸誤差和扭曲變形，導(dǎo)致超音波熔接生產(chǎn)作業(yè)時(shí)產(chǎn)品尺寸不一致，超聲波模具需要放大尺寸才可以確保每個(gè)產(chǎn)品焊接的一致性。空氣壓力需要達(dá)到6mpa，利用模具穴位靠壓力實(shí)現(xiàn)塑膠之間的接觸面均勻吻合。調(diào)節(jié)到提前發(fā)震模式，避免壓力過大影響超聲波能量輸出。保壓時(shí)間需要提高到5秒以上，才能預(yù)防因?yàn)楫a(chǎn)品本身變形的因素導(dǎo)致不能夠凝固成型。

   對(duì)于一些較難以焊接的塑料，如PA6或PA66，PP，PET，PPS等塑料，根據(jù)多年的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，建議采用功率較大的機(jī)型，如產(chǎn)品體積較小的采用20khz采用3000W機(jī)型，提交加大的采用15khz，3500W或4200W機(jī)械，制作超聲波模具時(shí)，振幅設(shè)計(jì)要足夠大。這樣才能在較短的時(shí)間內(nèi)把產(chǎn)品焊接完成，如果振幅不夠，焊接時(shí)間就會(huì)變得較長，這將不利于超聲波的熔接，甚至出現(xiàn)其他的不良結(jié)果。