超声波塑料焊接技术优点资料
浅谈塑料超声波产品的设计
浅谈塑料超声波产品的设计摘要：在超声波产品实际设计的过程中，应结合当前的实际工作特点与要求等进行合理的设计与掌控，并制定完善的管理方案与控制方案，结合当前的情况进行分析，了解超声波原理和利处，加大设计工作力度，并针对产品的结构进行合理设计，明确各方面要求与内容，并建立现代化的管理与控制体系，优化整体工作方式与方法，为其后续发展奠定坚实基础。
关键词：选材；设计；优点基本纲要：一、塑料超声波的选材和设计二、塑料超声波焊接结构的设计三、塑料超声的优点塑料超声波简介塑料超声波是当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。
一、塑料超声波产品材料的选择和设计塑料的性能影响超声波的成功焊接。
塑料的超声波焊接性取决于塑料对超声振动的衰减能力和熔化温度的高低以及物理性能如弹性模量、抗冲击性、摩擦系数及导热系数等等。
实验证明，塑料的焊接性G 正比于弹性模量E、导热系数λ、摩擦系数μ，反比于塑料的密度ρ、比热C、熔点t，如下式表示：G = K·E·λ·μ/ρ·C·t（W/m2·K）式中K －焊件形状因子，取决于焊件的壁厚、尺寸大小及焊头的形状尺寸E －塑料的弹性模量（GN/m2）λ －导热系数（W/m·K）μ －塑料的摩擦系数ρ －塑料的密度（kg / m3）C －比热（J /kg·K）t －熔点（K）通常限定选择特定用途材料的性能是那些使焊接变困难的性能如高的熔点或结晶度。
超声波塑料焊接机工作原理
超声波塑料焊接机工作原理超声波塑料焊接机是一种应用于工业生产中的塑料焊接设备。
它通过超声波的振动作用，将塑料制品加热到熔点，并进行焊接。
本文将介绍超声波塑料焊接机的工作原理以及它的应用。
一、工作原理超声波塑料焊接机的工作原理是利用超声波的振动和热量传导来实现塑料的焊接。
其主要包含以下几个步骤：1. 超声波振动：超声波发生器产生的高频电能通过转换器转化为机械振动，并传递到焊接头。
2. 聚焦作用：焊接头的设计使超声波能够集中于焊接接头的焊点。
焊接头的形状和材料选择对于焊接质量起着重要的作用。
3. 摩擦发热：当超声波振动传递到塑料接头时，将产生摩擦力，使接触面产生相对滑动。
这种相对滑动会在接触面上产生摩擦热，使塑料加热到熔点。
4. 塑料熔化：随着摩擦热的积累，塑料接头开始熔化，形成液态。
5. 压力施加：超声波焊接机配备了合适的压力系统，将接头保持在一定的压力下，确保焊接接头的紧密结合。
6. 冷却固化：当压力施加结束后，超声波停止振动，焊接接头开始冷却。
塑料接头冷却后，重新固化，完成焊接过程。
二、应用领域超声波塑料焊接机在许多行业中都有广泛的应用。
1. 汽车工业：超声波焊接机被广泛用于汽车工业中的塑料部件焊接，例如汽车灯光、仪表板、内饰件等。
2. 电子行业：超声波焊接机可用于电子产品的外壳、导线焊接，保证产品性能稳定。
3. 包装行业：超声波焊接机可以焊接塑料包装容器，如食品级塑料容器、化妆品瓶等。
4. 医疗行业：超声波焊接机可用于医疗设备的塑料部件焊接，如医疗器械、试管等。
5. 家电行业：超声波焊接机可以焊接家电产品的塑料外壳，如电视机、洗衣机等。
三、优势和不足超声波塑料焊接机相比传统的热焊接方法具有许多优势。
1. 无需使用粘接剂：超声波焊接机直接利用振动和热量传导来进行焊接，无需使用粘接剂，避免了环境污染。
2. 焊接速度快：超声波焊接机的焊接速度快，可以大大提高生产效率。
3. 焊接质量高：超声波焊接机焊接接头紧密，焊缝均匀，焊接强度高。
特种焊接技术--第五章超声波焊接
1-发生器 2-换能器 34-耦合杆 A-发生器 B聚能器 -声学系统 5-上声极6-焊件7-下声级8-电磁加压装臵 C-加压机构 D-控制装臵 9-控制加压电源10-程控器 19 材料科学与工程学院 压力焊
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1、超声波发生器 是焊机的核心设备。它是一种具有超声频率的 正弦电压波的电源，实质是一个包括机械振动系统 在内的单级或多级放大的自激振荡器。作用是将工 频（50Hz） 电流变成 15 ~ 60Hz 的震荡电流，并通 过输出变压器与换能器相耦合。 2、声学系统 超声波的关键部件，是电声耦合装臵（声学系 统），由换能器、聚能器（变幅杆）、耦合杆（传 振杆和上下声极）等组成。 主要作用是传输弹性振动能给焊件，以实现焊 接。声学系统设计的关在于按照选定的频率计算每 个声学组元的自振频率。
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特种焊 2、缝焊 缝焊时超声波通过旋转运动的圆盘状声极传输 给工件，形成具有密封性的连续焊缝。 缝焊可以获得密封的连续焊缝。通常工件被夹 持在上、下焊盘之间。在特殊情况下可采用平板式 下声极。
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特种焊 3、环焊 用环焊方法可以一次形成 封闭形焊缝，采用的是扭转振 动系统。焊接时焊盘扭转，振 动振幅相对于声极轴线呈对称 线性分布，轴心区振幅为零， 焊盘边缘振幅最大。显然环焊 最适用于微电子器件的封装工 艺。有时环焊也用于对气密要 求特别高的直线焊缝场合，此 时可采用部分重叠环焊方法， 类似缝焊获得连续直线焊缝。
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特种焊 （1）换能器 将发生器的电震荡能转换成相同频率的机械振 动能，是焊机的机械振动源。有磁致伸缩式和压电 式两种。 磁致伸缩效应是当铁磁材料臵于交变磁场中， 将会在材料的长度方向发生宏观的同步伸缩变形现 象，常用镍片和铁铝合金，工作可靠，但换能效率 仅为20~30%，已被压电式换能器所替代。 压电式是利用某些非金属压电晶体（如石英、 锆酸铅、锆钛酸等）的逆压电效应。当压电材料在 一定晶面上受到压力或拉力时，会出现电荷，称为 正压电效应；反正，当在压电轴方向馈入交变电场 时，晶体会沿一定方向发生同步收缩现象，称逆压 电效应。效率高达80~90%，但寿命短。
极耳超声波焊接工艺
极耳超声波焊接工艺
极耳超声波焊接工艺是一种利用超声波将两个或多个工件焊接在一起的方法。
它主要适用于塑料材料的焊接，可以实现快速、高效、无污染的焊接过程。
该工艺的具体步骤如下：
1. 准备工作：选择合适的超声波焊接设备和工件，确保工件表面清洁无杂质。
2. 设定参数：根据工件材料、尺寸等参数，设定合适的超声波焊接参数，如振幅、频率等。
3. 定位工件：将需要焊接的工件放置于焊接夹具中，并确保工件位置正确。
4. 加热工件表面：通过超声波振动产生的热量，加热工件表面，使其达到熔点。
5. 压合工件：通过焊接头或焊接模具对工件施加压力，使其达到一定的焊接压力。
6. 焊接时间：保持一定的焊接时间，使工件表面熔融并粘接在一起。
7. 冷却工件：停止超声波振动，待工件冷却后，取出焊接好的产品。
极耳超声波焊接工艺的优点包括焊接速度快、焊接强度高、焊接过程无污染、操作简便、无需使用额外的焊接材料等。
它广泛应用于汽车、电子、医疗器械等行业中的零部件焊接。
塑料焊接加工几种方法
塑料焊接加工几种方法塑料焊接是一种常用的工业加工方法，主要用于将塑料材料进行连接或修复。
塑料焊接的方法有很多种，下面将介绍其中常见的几种方法。
1.热风焊接：热风焊接是一种常用的塑料焊接方法，通过利用加热空气或气体使塑料材料的接触面加热到熔点，然后将两个接触面连接在一起。
热风焊接主要适用于热塑性塑料，如聚乙烯、聚丙烯等。
它的优点是操作简单、效率高，适用面广。
2.超声波焊接：超声波焊接是利用高频振动产生的机械热能来将塑料材料加热到熔点，然后通过施加一定的压力将两个接触面连接在一起。
超声波焊接主要适用于热融塑料材料，如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
它的优点是焊接速度快、连接强度高，适用于大批量生产。
3.摩擦搅拌焊接：摩擦搅拌焊接是将两块塑料材料在高速旋转的钳头下进行摩擦热加工，通过热塑性变形将两个接触面连接在一起。
摩擦搅拌焊接主要适用于热融塑料材料，如聚氯乙烯、聚丙烯等。
它的优点是焊接过程无需加热，不会产生烟尘和有害气体，适用于高强度要求的连接。
4.热板焊接：热板焊接是将两个塑料材料的接触面先加热到一定温度，然后用一定的压力将两个接触面连接在一起。
热板焊接主要适用于热融塑料材料，如聚氯乙烯、聚丙烯等。
它的优点是适用于大件产品和较大厚度的板材焊接，连接质量好、结构稳定。
5.振动摩擦焊接：振动摩擦焊接是将两个塑料材料的接触面进行振动摩擦加热，并施加一定的压力将两个接触面连接在一起。
振动摩擦焊接主要适用于热融塑料材料，如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
它的优点是焊接速度快、接头质量高，适用于大批量生产。
6.溶剂溶解焊接：溶剂溶解焊接是将含有溶剂的溶剂胶液涂在塑料材料的接触面上，利用溶剂的溶解作用，在加压下将两个接触面连接在一起。
溶剂溶解焊接主要适用于透明塑料，如聚碳酸酯、聚酯等。
它的优点是焊接无需加热、操作简单，适用于精密仪器的焊接。
以上是常见的几种塑料焊接方法，每种方法都有其适用范围和优势。
在实际应用中，根据塑料材料的种类和具体需求选择合适的焊接方法，可以提高焊接质量和生产效率。
超声波焊接及其发展状况
超声波焊接特点及其发展状况摘要：超声波焊接如今在工业中的应用越来越广，本文将重点介绍超声波焊接的原理，方法，工艺参数，并结合具体实例，研究超声波焊接在工业上的应用。
关键词：原理；应用实例；工艺参数引言：在科学技术飞速发展的当今时代，焊接已经成功地完成了自身的蜕变。
很少有人注意到这个过程何时开始，何时结束。
但它确确实实地发生在过去的某个时段。
我们今天面对着这样一个事实：焊接已经从一种传统的热加工技艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。
而且，随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中，而超生波焊接正是这个家族中的一名新成员。
1.超声波焊接原理：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，有些许保压时间，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本体强度。
2. 超音波的熔焊应用方法2.1熔接法：以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的接合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。
2.2铆焊法：将超音波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。
2.3埋植：藉着焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。
2.4成型：本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定，且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形，及化妆品类之镜片固定等。
超声波焊接技术规范
何谓超声波焊接在进行超声波振动的同时施加压力，使要结合的塑料产品的一部分因摩擦产生热量软化，焊接在一起的方法。
接合部的接合形状案例（1）斜面接合该接合是利用斜面以达到完全的面接合。
由于可获得均一的热能及较大的焊接面积，故焊接强度高，气密性好。
设计时的注意事项•接合部的倾斜角度越大则焊接面积也就越大，但由于结合面不易产生滑动，故需要较大的能源。
另一方面，当倾斜角为锐角时，在焊接时会形成压入状态，并因打开接合部而引起变形、降低了融化密合性等，有可能引起不良问题的发生。
在设计是我们必须考虑到成型品的厚度，一般成品厚度应设定在30～60的范围内。
•将要进行焊接的二个成型品在组合时，确定纵向与横向的焊接深度是尤为重要的。
虽然所设定的尺寸会因使用塑料的等级与性能要求而异，但纵向与横向的设定标准则为0.4～0.7mm左右。
•为了确保焊接时嵌接状态的稳定性，尽可能地将接合部设计的大一点。
实际上成型品的间隙设计的大则不会发生晃荡，且不能有压入。
单侧设定为0.05mm左右为最佳。
•为了达到焊接后的制品尺寸（进入量）的稳定，必须设有浇口塞。
设定位置为可软化焊接的位置。
•若想防止在焊接时发生融化飞边时，最好能设有飞边滞留。
•以下为最具代表性的斜面接合设计案例，以及该接合形状的焊接强度例。
（2）逐次接合属于剪切焊接，由振动方向的面接触结合部获得均一的热量，其气密性、焊接强度都十分良好。
但是，焊接后所产生的飞边会滞留在表面，特别是不允许有飞边产生时，一定要注意。
设计时的注意事项•接合部倾斜角度的考虑方法斜面接合一样。
同时也要考虑到成型品的厚度，我们希望设定在40～50的范围内。
•焊接深度含倾斜部分的设定一般为纵向1.0～1.2mm，横向0.3～0.5mm左右。
当纵向的焊接深度发生变化时其焊接强度也会发生变化，焊接量过大的话在焊接时容易产生飞边，由此引发出破裂、气密不良等问题。
此外，横向的焊接深度以适当为佳。
•间隙的设定斜面接合一样，单侧设定为0.05mm左右。
超声波键合
超声波键合超声波键合技术是一种在制造和组装过程中广泛应用的先进技术。
它利用超声波的振动能量将两个或多个材料通过热量和压力结合在一起，常见于塑料、金属等材料的连接。
本文将详细介绍超声波键合技术的原理、应用领域、优势以及相关的设备和工艺。
一、超声波键合的原理超声波键合是一种通过将高频的超声波振动引入材料中，产生热量并通过压力使材料接触、融化并最终结合在一起的技术。
其主要原理如下：1.超声波振动产生摩擦热：通过超声波振动，两个被连接的材料之间产生摩擦热。
这种热量会导致材料局部熔化。
2.材料表面融化：超声波的振动频率通常在20 kHz到70 kHz之间，这种高频率的振动使得材料表面迅速升温，发生局部融化。
3.施加压力使材料结合：在材料表面融化的同时，施加一定的压力，使熔化的表面结合在一起。
当冷却后，两个材料形成牢固的结合。
二、超声波键合的应用领域超声波键合技术因其高效、无毒、无污染等优势，广泛应用于各个制造和组装领域，包括但不限于：1.塑料制品生产：用于汽车、电子产品、医疗器械等塑料制品的生产和组装。
2.电子元件连接：用于连接电子元件，实现精密组件的生产和组装。
3.医疗器械生产：在制造医疗器械的过程中，用于连接塑料零件，确保产品的密封性和可靠性。
4.食品包装：用于食品包装的封口和组装，确保包装的密封性和卫生性。
5.汽车零部件生产：用于汽车零部件的生产和组装，如车灯、仪表板等。
三、超声波键合技术的优势1.无需添加其他物质：超声波键合过程中无需使用胶水、溶剂等附加物质，避免了添加其他物质可能带来的环境和健康问题。
2.高效快捷：超声波键合是一种高效的连接技术，通常只需数秒钟至数分钟即可完成，提高了生产效率。
3.可用于多种材料：超声波键合技术适用于不同类型的材料，包括塑料、金属、纤维等，具有较强的通用性。
4.无需加热：与传统的热熔焊相比，超声波键合过程中的热量主要集中在材料表面，不需要对整个材料进行加热。
5.精确控制：超声波振动频率和振幅可以精确控制，因此可以实现对连接过程的高度精确控制。
超声波熔接工艺技术经验
❖ 表面振幅:
20KHz = 0.02mm
❖
30KHz = 0.015mm
❖
40KHz = 0.01mm
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研究学习
换能器的工作原理—磁伸缩
磁伸缩( Magnetostrictive Principle )
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研究学习
影响超声波熔接能量的因素(调 幅器)
调幅器(Booster)
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研究学习
影响超声波熔接能量的因素(焊 头)
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研究学习
超声波熔接结构设计—— 导熔 线
❖ 导熔线是在两个熔接面之一上形成一条三角形的凸出 材料，它的的基本作用是聚集能量，使之可以尽快达到熔 解的温度，从而得到更好的熔接效果。导熔线的基本设计 如下图所示，实际应用时可根据具体要求改变。
非结晶聚合物
半结晶聚合物
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研究学习
超声波熔接结构设计—— 导熔 线
❖ 2.铆接 Staking
❖ 3.埋植 Insertion
❖ 4.成型 Swaging/Forming
❖ 5.点焊 Spot welding
❖ 6.切除 Degating
❖ 7.其它用途
Others
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研究学习
铆接-Staking
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研究学习
标准铆接方式-Standard Profile Stake
焊头(Horn)
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研究学习
影响超声波熔接能量的因素(焊 头)
❖ 焊头通常是一个半波长的共振金属块，将振动能量传递到 工件上
❖ 焊头的材料一般选择钛合金，铝合金以及钢铁
❖ 焊头还可以根据需要进行以下的处理：
❖
高碳钢嵌入
❖
阳极处理
超声波焊接技术在汽车工业中的应用研究
超声波焊接技术在汽车工业中的应用研究随着汽车工业的发展和不断创新，超声波焊接技术已经成为了汽车零部件连接的一种重要方式。
它具有快速、高效、环保等优点，成为了当前汽车工业中主流的连接方式。
本文将深入探讨超声波焊接技术在汽车工业中的应用研究。
一、超声波焊接技术的原理超声波焊接技术是利用高频振荡产生的超声波，使被焊接材料在振动下摩擦发热，并在局部熔化的情况下将材料固接，并形成一定的结构和性能。
在汽车行业中，超声波焊接技术适用于聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、ABS、PC/ABS、A/PA、PP+EPDM等热塑性高分子材料和铝、铜、镁及其合金等金属材料的接合。
超声波焊接技术包含了焊接时的振动、压力、时间等多种参数，这些参数的优化设计可以使得焊接质量更加稳定和可靠。
二、超声波焊接技术在汽车工业中的应用1.车身焊接超声波焊接技术可以应用在汽车车身的钣金连接中，如轮拱、车门板、屋顶等部位的连接。
这种连接方式具有很强的可塑性，可以适应各种形状和角度的连接需求。
同时，超声波焊接技术可以在短时间内完成焊接任务，提高生产效率。
2.电气连接在汽车工业中，电气连接的质量和稳定性也是非常重要的，超声波焊接技术可以用于汽车电气连接的焊接。
这种焊接方式无需使用电焊，避免了积碳和漏电的问题，同时又具有快速、高效、环保的特点。
3.内饰连接汽车内饰的连接方式大多采用注塑和接口技术，在某些特殊的情况下，这些连接方式可能会出现质量不稳定的情况，而超声波焊接技术可以用于汽车内饰各种零部件的连接。
这种技术可以同时完成多个焊点，大大提高了工作效率。
4.制动系统制动系统的连结对汽车的制动效果和安全性有着至关重要的作用，超声波焊接技术可以用于制动系统的某些零部件的连接。
这种技术可以将材料焊接在一起，无需使用铆钉，避免了由过度磨损而引起的接口松动问题。
三、超声波焊接技术在汽车工业中的未来随着汽车工业的发展和创新，超声波焊接技术在汽车工业中的应用将会越来越广泛。