超聲波技術(shù)在塑料件焊接中的應(yīng)用

　隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，塑料以其重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。但是，由于加工工藝等方面的原因，很多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品不能一次加工成型，需要把多個(gè)零部件無(wú)縫連接到一起，大體有兩種方法：粘接和焊接。一般來(lái)將，粘接工藝生產(chǎn)效率低并且膠粘合劑都有一定的毒性，容易引起環(huán)境污染和危害生產(chǎn)人員健康的不良后果。所以，用超聲波技術(shù)來(lái)進(jìn)行塑料焊接的工藝得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

  　在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，并不是所有的塑料材料都可以進(jìn)行焊接，能夠被激光焊接的塑料均屬于熱塑性塑料，只有分子結(jié)構(gòu)相同或相近的熱塑性塑料才能進(jìn)行焊接，在焊接面上是分子間的化學(xué)結(jié)合，所以母體材料越相近，焊接效果越好。下圖是一些常見(jiàn)塑料焊接相容性的比較。我們還需要考慮到影響焊接質(zhì)量的因素才能得到較好的焊接效果。在進(jìn)行焊接時(shí)，壓力、時(shí)間、吸熱量（熔融量）是確保焊接質(zhì)量的三要素。

1.焊接壓力

   　對(duì)焊接表面施加適當(dāng)?shù)膲毫?，焊接材料將由彈性向塑性過(guò)渡，還可以促進(jìn)了分子相互擴(kuò)散并擠去焊縫中的殘余空氣，從而增加焊接面密封性能。

2.焊接時(shí)間

    要有適當(dāng)?shù)臒崛蹠r(shí)間和足夠的冷卻時(shí)間。當(dāng)熱功率一定時(shí)，時(shí)間不夠會(huì)出現(xiàn)虛焊，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成焊件變形，熔渣溢出，有時(shí)還會(huì)在非焊接部位出現(xiàn)熱斑（變色）。必須保證焊接面吸收足夠的熱量達(dá)到充分熔融的狀態(tài)，才能保證分子間充分?jǐn)U散融合，同時(shí)必須保證足夠的冷卻時(shí)間使焊縫達(dá)到足夠的強(qiáng)度。

3.熔融量

   熱熔時(shí)間和熱功率協(xié)調(diào)調(diào)整才會(huì)的到最恰當(dāng)?shù)娜廴诹?，保證足夠的分子間融合，消除虛焊的現(xiàn)象。除了焊接設(shè)備和操作人員技能水平外，來(lái)之于塑料內(nèi)部或外部的各種因素，對(duì)焊接質(zhì)量有一定的影，應(yīng)當(dāng)引起重視。

塑料的吸濕性

    如果焊接潮濕的塑料制品，內(nèi)含的水分會(huì)在受熱后化為蒸汽跑出而在焊面上出現(xiàn)氣泡，使焊接面密封性能減弱。吸濕較為嚴(yán)重的材料有PA、ABS、PMMA等。用這些材料做的制品，焊前必須進(jìn)行干燥處理。

塑料中的填充物

    如玻璃纖維、滑石粉、云母等，它們改變了材料的物理特性。塑料中填充料的含量同塑料的可焊性和焊接質(zhì)量有很大的關(guān)系。填充物含量低于20%的的塑料可以正常進(jìn)行焊接，不需要進(jìn)行特殊的處理。填充物含量超過(guò)30%時(shí)，由于表面塑料比例不足，分子間融合的不夠，會(huì)降低密封性。

焊接面的清潔

　　焊接表面必須清潔沒(méi)有雜質(zhì)，才能保證足夠的焊接強(qiáng)度和氣密性。

　　在選取正確的可焊接的材料和排除了影響焊接效果的不利因素外，還要根據(jù)材料種類和制品形狀、成本的的高低采取適當(dāng)?shù)暮附臃椒?。按所采用的加熱軟化方式的不同，塑料焊接方法可分為通過(guò)外加熱源軟化、通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式軟化、種和通過(guò)電磁作用軟化幾種。

通過(guò)外加熱源方式軟化的焊接技術(shù)有以下幾種：

熱板焊接

   可能是最簡(jiǎn)單的塑料焊接技術(shù)，但這種方式特別適合于需要大面積焊接面的大型塑料件的焊接，一般是用平面電熱板將需焊接的兩平面熔融軟化后迅速移去電熱板合并兩平面并加力至冷卻。這種方法焊接裝置簡(jiǎn)單，焊接強(qiáng)度高，制品、焊接部的形狀設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易。但由熱板產(chǎn)生的熱量使制品軟化，周期較長(zhǎng)；熔融的樹(shù)脂會(huì)粘附到電熱板上且不易清理（電熱板表面涂F4可減輕這種現(xiàn)象），時(shí)間長(zhǎng)了形成雜質(zhì)影響粘接強(qiáng)度；需嚴(yán)格控制壓力和時(shí)間保證適當(dāng)?shù)娜廴诹?；?dāng)不同種類的樹(shù)脂或金屬與樹(shù)脂相接合時(shí)，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度不足的現(xiàn)象。

熱風(fēng)焊接

   當(dāng)熱風(fēng)氣流直接吹向接縫區(qū)時(shí)，導(dǎo)致接縫區(qū)和與母材同材質(zhì)的填充焊絲熔化。通過(guò)填充材料與被焊塑料熔化在一起而形成焊縫。這種焊接方法焊接設(shè)備輕巧容易攜帶，但對(duì)操作者的焊接技能要求比較高。

熱棒和脈沖焊接

  這兩項(xiàng)技術(shù)主要用在連接厚度較小的塑料薄膜的焊接。并且這兩種方法相似，都是將兩片薄膜緊壓在一起，利用熱棒或鎳鉻絲產(chǎn)生的瞬間熱量完成焊接。

通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式軟化完成焊接的方法有：

按運(yùn)動(dòng)軌道可分為直線型和旋轉(zhuǎn)型

  直線型可用于直線焊縫的焊接和平面焊接的焊接，旋轉(zhuǎn)型可用于圓形焊縫的焊接。在利用壓力下的兩部分在摩擦過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦熱量使接觸部分的塑料熔融軟化，對(duì)正固定直到凝結(jié)牢固。