影響超聲波焊接的工藝有哪些

　塑料超聲波焊接包括振幅、焊接時(shí)間、焊接壓力等工藝參數(shù)，這些工藝參數(shù)以及參數(shù)之間的共同作用都對(duì)焊接質(zhì)量有影響。

                               超聲波焊接故障處理魚骨圖

振幅的影響

　振幅是塑料在超聲波焊接時(shí)首要選擇的工藝參數(shù)，材料在特定的超聲波頻率下都有適宜的振幅范圍。

20kHz以下熱塑性塑料超聲波焊接所需的振幅范圍

常見塑料的超聲波焊接需要的振幅（20khz）

                       振幅對(duì)超聲波焊接的影響                                                                                                           幾種塑料不同頻率超聲波焊接需要的振幅                                                                   

適宜的振幅范圍內(nèi)，振幅增加有利于超聲波能量的擴(kuò)散，從而提高焊接接頭強(qiáng)度。

40～53/μm振幅范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)PP焊接強(qiáng)度隨振幅的增加而呈上升趨勢(shì)；25～40μm振幅范圍研究PP和玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)焊接強(qiáng)度隨振幅增加而增加。

熔融層厚度隨振幅增大而略微減小，導(dǎo)致焊接接頭的剪切強(qiáng)度增加，彎曲強(qiáng)度降低。塑料焊接所需的振幅還受焊接形式種類和焊接設(shè)備頻率的影響。嵌插和鉚接所需振幅較大，而平面焊所需振幅較小。

焊接時(shí)間的影響

     良好的焊接接頭，必須選擇適當(dāng)?shù)暮附訒r(shí)間，過(guò)長(zhǎng)和過(guò)短的焊接時(shí)間都會(huì)造成焊接接頭強(qiáng)度的下降。

焊接PP、高密度聚乙烯時(shí)，焊接接頭強(qiáng)度隨著焊接時(shí)間的增加而增加。當(dāng)焊接時(shí)間超過(guò)一定值(約1.5s)后，焊接接頭強(qiáng)度開始下降。ABS、PS在遠(yuǎn)程焊接中出現(xiàn)類似情況，轉(zhuǎn)折點(diǎn)在2．4s附近。超聲波焊接PVC板材、PP包裝袋的正交試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)焊接時(shí)間同樣出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分別為0．29s和5s。

焊接時(shí)間不受材料的厚度影響，薄膜的超聲波焊接同樣存在較優(yōu)的焊接時(shí)間。

焊接壓力的影響

    其他因素確定的情況下，一定范圍內(nèi)的壓力能取得較優(yōu)焊接強(qiáng)度。

玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合材料搭接，進(jìn)行了試驗(yàn)，壓力小于0．15MPa接頭強(qiáng)度隨壓力增大而增加，超過(guò)0．15MPa后接頭強(qiáng)度達(dá)到一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)，約為35MPa；當(dāng)焊接壓力超過(guò)0．4MPa，聚丙烯會(huì)從基體中嚴(yán)重?cái)D出，焊接接頭強(qiáng)度降低。

焊接壓力對(duì)焊接熔融區(qū)的厚度和取向程度有較大影響，焊接壓力增加，熔融層厚度減小，焊接接頭的取向程度增加，宏觀表現(xiàn)為焊接壓力增加，接頭沿取向方向的剪切強(qiáng)度增加，垂直于取向方向的彎曲強(qiáng)度降低。

壓力大小對(duì)超聲波焊接的影響

焊頭下降速度的影響

    一定的條件下，焊頭下降速度越快，達(dá)到的焊接接頭強(qiáng)度越高。在超聲波焊接過(guò)程中，高的下降速度能夠得到高的接觸壓力，有利于焊接界面緊密地接觸和分子充分地?cái)U(kuò)散。

使用25、50、100mm/s三種焊頭下降速度來(lái)焊接HS1000，下降速度增加到100mm/s的平均焊接接頭強(qiáng)度更高，達(dá)到28.38MPa。

保壓時(shí)間和保壓壓力的影響

     超聲波停止后，為了使焊接試樣相互緊貼固化，從而使兩工件能夠很好地焊接在一起，需要在一定時(shí)間內(nèi)保持一定的壓力，所需的時(shí)間和壓力就是保壓時(shí)間和保壓壓力。

保壓時(shí)間和保壓壓力對(duì)焊接接頭強(qiáng)度的影響是正面的，但相對(duì)于其他工藝參數(shù)，保壓時(shí)問(wèn)和保壓壓力對(duì)焊接接頭強(qiáng)度的影響很小。

超聲波焊接工況曲線圖