超聲波焊接過程描述
超聲波是頻率16KHz以上人耳聽覺一般無法感知的機械波.
超聲波發生器將工頻電轉換成高頻高壓電. 由壓電陶瓷片組成的換能器在高頻高壓交流電的作用下收縮膨脹,產生機械振動即超聲波.換能器,變幅員桿及焊模構成機械共振單元在壓力的作用下將換能器產生的機械振動傳遞到熱塑性焊接件上.導入的超聲波能量通過分子間和界面的磨擦產生使焊縫處熔化粘接所需要的熱量.
超聲波焊接過程描述
超聲波焊接時機械振動在壓力作用下傳遞到塑料件.分子及接縫處磨擦生熱,材料的阻尼系數增加.接縫處材料開始軟化.熱塑化材料阻尼因子的增大使更多的振動能量轉化成熱能, 這會自我加速該反應過程.停止超聲后,經過一短暫的保壓冷卻使熱塑化材料勻質固化.塑料件或薄膜就可以這樣用超聲波能量互相焊接在一起.
超聲波焊接的能量是通過聲學振動臂導入的.聲學振動臂有壓電超聲轉換器(換能器,Converter), 振幅調節器(變幅桿,Booster)以及的焊接模具(焊頭,Sonotrode)構成.
能量集中原理
超聲波焊接時超聲波通過焊臂和零件集中到焊接區域. 焊接要借助于焊縫設計即導能筋(ERG)的作用.
適合超聲波焊接機的焊縫幾何如焊筋的頂角,焊筋的高低粗細等,以及焊頭或底模同塑料零件輪廓的吻合直接影響焊接處材料熔化的速度和位置.導能筋設計確定了焊接的區域和能量的導向. 這樣使超聲波焊接僅僅需要很少的能量并對零件本體不受高熱作用.沒有導能筋則焊接時間會大大延長, 面焊接使焊接過程無法定義,結果是缺乏焊接強度和質量的不一致性.除此之外,無法避免材料的熱損傷.
如圖所示根據零件的材料和大小設計導能筋形狀和尺寸的基本原則. 材料不同的熱塑性特點(如無定型或半結晶型)也是焊縫設計時必須考慮的因素.
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