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超声波焊接的发展历史

编辑:admin 浏览量:607 来源:本站 时间:2021-12-04 11:02:04

信息摘要:

超声波焊接发展史

 塑料超声波焊接技术是由美国的琼斯等人于1956年提出的。20世纪60年代,美国、瑞士、日本、英国、西德和苏联开始研究这种焊接技术并投入实际应用。由于塑料的焊接需要很大的功率,而直到最近二三十年塑料才广泛应用于实际工程和日常生活中,直到最近十年,随着基础电子工业的发展和大功率换能器的成功研制,超声波塑料焊接才逐渐发展起来。

  塑料超声波焊接,又称超声波塑料焊接,在台湾省普遍使用,而超声波、焊接和塑料在mainland  China普遍使用,它们的表达方式有相同的含义。本文采用超声波焊接塑料。超声波焊接装置是一种机电一体化的焊接装置,主要由超声波发生器、控制电路系统、声能系统(换能器、变幅杆、焊头)和传动系统组成。

  超声波发生器将50Hz的工频电流转换成(20 ~ 50) kHz或其他频率的超声波频率电流,激励声学系统;声学系统将电能转化为同频率的机械振动,再通过振动系统的喇叭和焊头将振幅放大到15 ~ 60um。通常在压力的作用下,经过0.5~1.5s的焊接时间,在塑料件的焊缝处获得超声波频率的机械能。超声波振动导致焊接表面交替变形。这种微观的不均匀性通过塑料分子之间的摩擦将振动转化为热能,并熔化这些凹凸点使其流动,形成一定厚度的熔化层。在一定的保压时间后,熔化层形成焊接接头。

  塑料超声波焊接适用于热塑性塑料的焊接,热塑性塑料在热的作用下会产生塑性变形,经过短时间的冷却后恢复到固态。热固性塑料工件不会因高温高压的作用而变形,因此不能进行超声波焊接。首先,在热塑性塑料的焊接中采用高频塑性焊接方法,该方法的速度和功率令人满意。然而,由于可焊性,聚丙烯和其他材料不适合这种方法。

  为了适应各种不同性能和形式的材料,塑料超声波焊接机的功率从几百瓦到几十千瓦不等,换能器和喇叭的形状和结构不同,研究方法也不同。

  超声波焊接可分为点焊、环缝焊、缝焊和丝焊,也可根据焊头接触面到接头的距离分为长距离焊接和短距离焊接。短程焊接是指塑料件的接口部分与电极臂末端之间的距离在6mm以内,超过这个距离的焊接称为远程焊接。非晶态硬质塑料,如PVC、PS、ABS、PMMA等,通常对超声波能量有很好的透过率,高频振动可以远距离传递到界面区域,使材料升温熔化,相互渗透并牢固结合,因此这些材料在短距离或长距离都有很好的焊接性能。半结晶塑料具有很强的消声效果。在PA(尼龙)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、POM(聚甲醛)等半结晶塑料中传递高频振动时,超声波能量衰减很快,因此半结晶塑料只适合短距离焊接。弹性塑料和软质塑料的吸声性更强,超声波焊接的效果不是很好。
由于塑料超声波焊接的应用范围不断扩大,为了解决许多声发射特性较差的材料的焊接问题,出现了许多新的振动模式,如扭转、横向、纵向-横向、扭转-纵向和扭转-横向振动模式。

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