超聲波的四個(gè)特性及應(yīng)用特性
超聲波顧名思義，超過常規(guī)聲波的聲波。聲波是指人耳能感受到的一種縱波，其頻率范圍為16Hz-20KHz。當(dāng)聲波的頻率低于16Hz時(shí)就叫做次聲波，高于20KHz則稱為超聲波聲波。
超聲波特性有四個(gè)方面：
1）超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播。
2）超聲波可傳遞很強(qiáng)的能量。
3）超聲波會(huì)產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象。
4）超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，可在界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化現(xiàn)象。
超聲波焊接是通過超聲波發(fā)生器將50/60赫茲電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40 KHz 電能。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，隨后機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動(dòng)能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動(dòng)能量被通過摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，將塑料熔化。超聲波不僅可以被用來焊接硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜。
一套超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器，換能器/變幅桿/焊頭三聯(lián)組，模具和機(jī)架 。
塑料超聲波焊接原理
超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值，能量超過適宜值時(shí)，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個(gè)最佳壓力是焊接部分的邊長(zhǎng)與邊緣每1mm的最佳壓力之積
塑料超聲波焊接的相容性和適應(yīng)性
熱塑性塑料，由于各種型號(hào)性質(zhì)不同，造成有的容易進(jìn)行超聲焊接，有的不易超聲焊接。下圖中黑方塊表示兩種塑料的相容性好，容易進(jìn)行超聲焊接，圓圈表示在某些情況下相容，焊接性能尚可，空格表示兩種塑料相容性很差，不易進(jìn)行超聲焊接。
— 表中所列僅供參考，因?yàn)槭熘淖兓蓪?dǎo)致結(jié)果略有差異：
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熱塑性塑料超聲波焊接的相容性示例圖表 |
ABS |
ABS/ 聚碳酸酯合金 |
聚甲醛 |
丙烯腈 |
丙烯酸系多元共聚物 |
丁二烯-苯乙烯 |
纖維素 |
氟聚合物 |
尼龍 |
亞苯基-氧化物為主的樹脂 |
聚酰胺-酰亞胺 |
聚碳酸酯 |
熱塑性聚酯 |
聚乙烯 |
聚甲基戊烯 |
聚苯硫 |
聚丙烯 |
聚苯乙烯 |
聚砜 |
聚氯乙烯 |
SAN-NAS-ASA |
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ABS |
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ABS/聚碳酸酯合金 |
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聚甲醛 |
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丙烯腈 |
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丙烯酸系多元共聚物 |
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丁二烯-苯乙烯 |
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纖維素(CA,CAB,CAP ) |
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氟聚合物 |
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尼龍 |
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亞苯基-氧化物為主的樹脂（諾里爾） |
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聚酰胺-酰亞胺（托郎） |
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聚碳酸酯 |
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熱塑性聚酯 |
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聚乙烯 |
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聚甲基戊烯 |
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聚苯硫 |
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聚丙烯 |
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聚苯乙烯 |
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聚砜 |
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聚氯乙烯 |
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SAN-NAS-ASA |
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○ |
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