当超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒数万次的高频振动。这种高频振动,通过上焊件,将超声能量传递到焊区。由于焊区的声阻较大,因此会产生局部高温。由于塑料的导热性较差,高温难以迅速散发,从而聚集在焊区,使两个塑料的接触面迅速熔化。在施加一定的压力后,这两个熔化的塑料接触面会融合成一体。当超声波停止作用后,持续施加压力几秒钟,使熔融的塑料凝固成型,从而形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的。焊接的强度可以接近原材料的强度。超声波塑料焊接的效果受到多个因素的影响,包括换能器焊头的振幅、施加的压力以及焊接时间。其中,焊接时间和焊头压力是可以调节的,而振幅则由换能器和变幅杆决定。这些因素之间存在一个相互作用的比较好值。当能量超过这个比较好值时,塑料的熔融量会增加,可能导致焊接物变形;若能量过小,则可能无法牢固焊接。同时,施加的压力也不能过大,比较好压力通常为焊接部分边长与边缘每1mm的比较好压力之积。 医用过滤器、输液袋等一次性器械采用超声波焊接,避免化学粘合剂污染风险。安徽塑料超声波塑料焊接机原理
焊接时间指超声波振动作用于材料的时长,其长短对焊接强度和质量影响明显。对于熔点较低的材料,如某些热塑性弹性体,焊接时间应较短,可能只需0.1秒-0.3秒,以防止材料过度熔化导致变形;对于熔点较高的材料,像聚醚醚酮(PEEK),则需要较长的焊接时间,可能在0.5秒-1秒甚至更长。在每次实际焊接前,都要进行焊接时间测试,以确定较适合的焊接时长。若焊接时间过短,材料未充分熔化,焊接强度不足;焊接时间过长,材料会过度熔化,不仅浪费能源,还可能导致焊接部位变形、性能下降。安徽包装袋超声波焊接机的工作原理现代超声波焊接设备配备实时监测系统,可精细控制焊接深度与能量输出。
超声波焊接利用高频机械振动(通常频率范围为15-70kHz)产生的摩擦热和塑性变形实现材料连接。整个焊接系统主要由超声波发生器、换能器、变幅杆和焊头组成。超声波发生器将工频交流电转换为高频电信号,换能器利用压电效应将高频电信号转变为同频率的机械振动,变幅杆对机械振动的振幅进行放大,后焊头将放大后的振动传递至待焊接工件表面。当振动传递到工件接触面时,材料表面分子在高频振动作用下相互摩擦,产生大量热量,使材料表面温度升高,达到软化或熔化状态。在外部施加压力的作用下,软化或熔化的材料分子相互扩散、渗透,待冷却后形成牢固的连接接头。
超声波焊接设备的制造工艺复杂,涉及到高精度的电子元件、压电材料以及精密机械加工,导致设备价格相对昂贵,增加了企业的初始投资成本,对于一些小型企业或资金有限的企业而言,可能存在一定的经济压力。4.2.2 对操作人员要求高设备的操作和维护需要专业的技术人员,操作人员需熟悉超声波焊接的原理、设备的性能参数以及焊接工艺的调整方法。若操作不当,容易导致焊接质量不稳定甚至设备损坏,这就要求企业对操作人员进行系统的培训,增加了人力成本和培训成本。工业级超声波焊接设备集成物联网功能,可通过云端平台进行远程运维管理。
医疗行业对产品的安全性和卫生性要求极高,超声波焊接因其无污染、无化学残留的特点而得到广泛应用。在医疗器械制造中,如注射器、输液器等一次性医疗器械的生产,采用超声波焊接将塑料部件焊接在一起,确保产品的密封性和无菌性;在医疗设备的电子元件封装中,能将电子元件密封在塑料外壳内,防止灰尘、水汽等杂质进入,保证医疗设备的稳定运行;在人工关节等植入式医疗器械的制造中,超声波焊接可用于连接金属部件,确保连接强度和生物相容性,满足人体长期使用的要求。焊缝强度接近母材本体,部分聚合物接头强度甚至超过原材料。山东医疗超声波塑料焊接机设备
新能源车电池模组装配中,超声波焊接确保电极片与汇流排的低阻抗连接。安徽塑料超声波塑料焊接机原理
在电子行业,超声波焊接广泛应用于电子元器件的焊接。例如,电路板上的电子元件与线路板的连接,传统焊接方法可能会因热影响导致元件损坏或线路板变形,而超声波焊接能够在低温下实现快速、精确的连接,避免了对电子元件的热损伤,提高了焊接质量和生产效率。此外,在连接器、端子等电子部件的焊接中,超声波焊接同样表现出色,能够确保连接的可靠性和稳定性,满足电子产品小型化、轻量化和高性能的要求。像手机、平板电脑等电子产品的内部电路板组装,大量采用了超声波焊接技术,实现了电子元件与线路板的高效连接,保障了电子产品的质量和性能。在闪存驱动器等存储介质的制造中,超声波焊接用于连接内部的金属部件和塑料外壳,既保证了连接的牢固性,又满足了产品对密封性和外观的要求。安徽塑料超声波塑料焊接机原理