超聲波的四個特性及應(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。當聲波的頻率低于16Hz時就叫做次聲波，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）超聲波可傳遞很強的能量。
3）超聲波會產(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，可在界面上產(chǎn)生強烈的沖擊和空化現(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械運動，隨后機械運動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能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動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，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個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，這樣就形成一個堅固的分子鏈，達到焊接的目的，焊接強度能接近于原材料強度。超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時間等三個因素，焊接時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。這三個量相互作用有個適宜值，能量超過適宜值時，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。這個最佳壓力是焊接部分的邊長與邊緣每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，由于各種型號性質(zhì)不同，造成有的容易進行超聲焊接，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，不易進行超聲焊接。
— 表中所列僅供參考，因為熟知的變化可導致結(jié)果略有差異：
|
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 |
|
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(CA,CAB,CAP ) |
|
|
|
|
|
|
■ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
氟聚合物 |
|
|
|
|
|
|
|
■ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
尼龍 |
|
|
|
|
|
|
|
|
■ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
亞苯基-氧化物為主的樹脂（諾里爾） |
|
|
|
○ |
|
|
|
|
|
■ |
|
○ |
|
|
|
|
|
■ |
|
○ |
|
|
聚酰胺-酰亞胺（托郎） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
■ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 |
○ |
|
|
○ |
○ |
|
|
|
|
○ |
|
|
|
|
|
|
|
○ |
|
|
■ |