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塑料超声波焊接的相容性和适应性

东莞鸿图工程塑胶原料 2018-1-2

超声波的四个特性及应用特性

超声波顾名思义，超过常规声波的声波。声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz-20KHz。当声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于20KHz则称为超声波声波。

超声波特性有四个方面：

1）超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。

2）超声波可传递很强的能量。

3）超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。

4）超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。

超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40 KHz 电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能，将塑料熔化。超声波不仅可以被用来焊接硬热塑性塑料，还可以加工织物和薄膜。

一套超声波焊接系统的主要组件包括超声波发生器，换能器/变幅杆/焊头三联组，模具和机架。

塑料超声波焊接原理

超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅，所加压力及焊接时间等三个因素，焊接时间和焊头压力是可以调节的，振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值，能量超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积

超声波塑料焊接机

塑料超声波焊接的相容性和适应性

热塑性塑料，由于各种型号性质不同，造成有的容易进行超声焊接，有的不易超声焊接。下图中黑方块表示两种塑料的相容性好，容易进行超声焊接，圆圈表示在某些情况下相容，焊接性能尚可，空格表示两种塑料相容性很差，不易进行超声焊接。
— 表中所列仅供参考，因为熟知的变化可导致结果略有差异：

热塑性塑料超声波焊接的相容性示例图表

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

纤维素

氟聚合物

尼龙

亚苯基-氧化物为主的树脂

聚酰胺-酰亚胺

聚碳酸酯

热塑性聚酯

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

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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纤维素(CA,CAB,CAP )

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氟聚合物

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尼龙

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亚苯基-氧化物为主的树脂（诺里尔）

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聚酰胺-酰亚胺（托郎）

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聚碳酸酯

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热塑性聚酯

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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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来源：东莞鸿图工程塑胶

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