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超聲波焊接接頭形式
在超聲波焊接方法中,焊頭表面和待焊接界面的距離是一個很重要的參數(shù)。如果該距離小于6mm,則超聲波焊接過程被稱作為“近域焊”,如果距離大于6mm,則焊接過程被稱作“遠域焊”。遠域焊需要的振幅、更長的焊接時間和的壓力才能獲得和近域焊強度相當?shù)慕宇^。通常遠域焊只適合于焊接非晶態(tài)聚合物,因為無定形樹脂的機械能量傳遞性能要強于半晶型樹脂。
感應焊、電阻焊會在焊接接頭中殘留鐵磁性物質(zhì);振動焊和熱板焊接頭熱影響區(qū)大、接頭殘余應力大、接頭變形程度大,焊接精度差;激光焊接方法難以焊接peek這樣透光率低的結晶性塑料;超聲波焊沒有這些不足,忻州可焊塑料加工,而且超聲波焊接設備簡單、價格低、生產(chǎn)效率較高。
塑料的性能影響超聲波焊接的效果,可焊塑料加工,塑料超聲波焊接性取決于塑料對超聲振動的衰減能力和熔化溫度的高低以及物理性能如彈性模量、抗沖擊性、摩擦系數(shù)及導熱系數(shù)等。
添加劑對超聲波焊接的影響
添加劑盡管可以提高母材的綜合性能或成形性,但通常增加獲得焊接接頭的難度。典型的添加劑包括:增塑劑、抗沖改性劑、阻燃劑、著色劑、潤滑劑、發(fā)泡劑、回收料。增塑劑、高溫有機液體或低溫熔化體增加塑料的柔性和軟度,降低其剛性。它們降低聚合物內(nèi)分子間吸引力,影響振動能量的傳遞。高度增塑的材料如乙烯樹脂是非常差的超聲波能量傳遞介質(zhì)。增塑劑通?醋魇莾(nèi)用添加劑,可焊塑料加工生產(chǎn),但隨著時間的推移它們會遷移到表面,使超聲波焊接變得幾乎不可能。含金屬的增塑劑比美國食品-管理局(fda)批準的增塑劑有害作用?箾_改性劑如橡膠降低材料傳遞超聲振動的能力,需更高的振幅以產(chǎn)生熔化?箾_改性劑減少了結合面處的熱塑性材料數(shù)量,因而也影響材料的焊接性。阻燃劑、無機氧化物或鹵化有機元素如鋁、銻、硼、氯、硫、氮或磷添加到樹脂中以抑制燃燒或改變材料的燃燒性能。在大多數(shù)情況下,它們是不可焊的。阻燃劑可能占材料總重量的50%或更多,降低了零件中可焊材料量。焊接這些材料時,可焊塑料加工設備,有-采用高功率的設備、高于通常的振幅和更改接頭設計以增加結合面處可焊材料的數(shù)量。顏料對超聲波焊接的影響可能相當大。大多數(shù)顏料是無機化合物,所用的濃度一般為0.5%~2%。大多數(shù)著色劑并不抑制超聲波能量傳遞。但它們會造成結合面處有效可焊材料量減少。白色顏料中的二氧化鈦是無機物,具有化學惰性。它可充當潤滑劑,如果使用含量超過5%,會降低可焊性。炭黑也會阻礙材料的超聲波能量傳遞。塑料中含著色劑時可能需要變更工藝參數(shù)。如果焊接設備采用未染色零件焊縫的規(guī)范焊接著色零件,著色零件的焊縫可能會明顯偏低(焊縫強度低、脆性大)。
超聲波焊接過程
超聲波焊具有焊接時間短、焊接速度快、對接頭破壞程度小、接頭強度高、焊縫沒有外來物質(zhì)、不需要嚴格的焊前表面準備、密封性好、熱影響區(qū)小、接頭美觀潔凈、生產(chǎn)和設備成本低、操作簡單、自動化程度-優(yōu)點。其存在的一次焊接面積小的不足,可以通過采用連續(xù)掃描焊的方法克服。
超聲波焊接工藝采用的接頭設計有兩類:一類是超聲振動的方向同焊接界面平行,稱為剪切接頭。另一類超聲振動方向同焊接界面垂直,稱為平接接頭。
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