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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。

2、超聲波金屬焊接機

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過15KHz ）的機械振動能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法．

金屬在進行超聲波焊接時，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫熱源，只是在靜壓力之下，將線框振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及有限的溫升．

超聲波焊接的局限性

盡管超聲波焊接有眾多的優(yōu)點，但超聲波焊接也有一定的局限性，在選擇超聲波焊接工藝之前和進行超聲波焊接塑膠件零件設(shè)計時，產(chǎn)品設(shè)計工程師必須清楚了解超聲波焊接的局限性，并通過合理零件設(shè)計來避免超聲波焊接缺陷的產(chǎn)生、提高焊接的質(zhì)量。

1)  材料的限制性；超聲波焊接并不能夠焊接所有的塑料，這是超聲波焊接局限性。有的塑料焊接性能好，有的塑料焊接性能差；而且超聲波焊接一般僅適合于同一種或者類似塑料之間的焊接。較大的、復雜的、奇形怪狀的或小批量零件通常采用澆注型軟質(zhì)聚氨酯裝夾。如果兩個塑膠件材料不同，多數(shù)時候超聲波焊接無能為力。因此，一旦選定超聲波焊接工藝，就不能輕易更改零件材料。有工程師曾經(jīng)向筆者反映，為何ABS材料的兩個塑膠件進行超聲波焊接時，焊接質(zhì)量非常好，但由于其它設(shè)計要求，把一個塑膠件的ABS材料換成PBT，就很難焊上？就是這個原因。

2)  不可拆卸性；超聲波焊接是不可拆卸性連接，無法進行返工；一旦兩個零件通過超聲波焊接裝配成一體，如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，就無法進行返工。

3)  零件大小和形狀的限制；中小型的塑膠件適合超聲波焊接，尺寸一般小于250x300mm，較大的零件可能需要多個焊接工序。而且超聲波焊接一般適用于形狀比較單一的塑膠件，形狀復雜的塑膠件有可能焊接質(zhì)量較低。

4)  超聲波的能量很大，在焊接過程中有可能造成塑膠件本身因為強度不夠而發(fā)生損壞，同時也可能造成產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件損壞。考慮焊件的集合形狀復雜程度，剛度大小，焊接破口的制備情況和焊接位置。因此，在進行產(chǎn)品設(shè)計時，盡可能增加塑膠件的強度和產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件的強度，或者將零部件遠離焊接區(qū)域，盡量把強度不高的其它零部件安排在超聲波焊接工序之后再進行裝配。

5) 超聲波對于人的聽力有傷害，應(yīng)準備好勞保用品。

超聲波焊接的微觀過程

從微觀上來看，當兩個塑膠件從開始接觸到后熔合在一起，可以分為四個階段：

階段：開始熔化階段。在這一階段，兩個焊接零件表面間的摩擦和內(nèi)部摩擦產(chǎn)生熱量，塑料開始受熱熔化。

第2階段：連接階段。在這一階段，兩個零件開始熔化在一起，形成較薄的熔合層，隨著熱量的增加，熔合層的厚度繼續(xù)增加。

第3階段：穩(wěn)態(tài)熔流階段。在這一階段，熔合層的厚度繼續(xù)增加，直到達到一定的厚度保持不變，振動停止。

第4階段：保壓/冷卻階段。在這一階段，在焊接壓力的保持下，熔流開始冷卻凝固，兩個塑膠件終焊接成一體。

塑料的超聲波焊接性能

塑料分為熱固性塑料和熱塑性塑料。熱固性塑料可塑但不可逆。大家可能看到過夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院里來回飛翔，它們?yōu)槭裁丛跊]有光亮的情況下飛翔而不會迷失方向呢。次加熱時可熔化流動，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學反應(yīng)，交聯(lián)固化變硬而形成固體；但這種變化時不可逆的，當重新受熱加壓時，熱固性塑料不能再次熔化。因此，超聲波焊接不能焊接熱固性塑料。熱塑性塑料可塑又可逆；當加熱形成固體后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅經(jīng)歷形態(tài)的變化，是可逆的；重新加熱和加壓時，能夠重新熔化并再次形成固體。超聲波焊接能夠焊接大部分的熱塑性塑料。

熱塑性塑料又分為無定形塑料和半結(jié)晶塑料，由于二者的分子結(jié)構(gòu)和排布不同，二者的超聲波焊接性能又有所差別。

無定形塑料的分子結(jié)構(gòu)呈隨機分布，沒有一個明確的熔點Tm，其在一個很廣泛的溫度范圍內(nèi)逐步軟化、熔化和流動；而不是一旦加熱到某個溫度就立即從固體熔化，然后又立即固化。2焊接套件(weldingstack)/聲能系統(tǒng)焊接套件提供超聲機械振動，一般由換能器、變幅桿、焊頭三部分組成，在變幅桿中部固定在焊接壓力機上。無定形塑料這種特性非常易于傳導超聲波振動能力，能夠在較大的壓力和振幅范圍內(nèi)進行超聲波焊接。

半結(jié)晶塑料的分子結(jié)構(gòu)在局部呈規(guī)律性分布，有一個明確的熔點Tm，在溫度達到熔點之前，半結(jié)晶塑料始終保持著固態(tài)；當溫度達到熔點后，整個分子鏈立刻開始運動，并立即固化。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的熔化過程區(qū)別如圖所示。

半結(jié)晶塑料呈規(guī)律性分布的分子結(jié)構(gòu)類似于彈簧，非常容易吸收高頻的超聲波振動能量，使得能量很難從焊頭傳導到焊接界面，必須有足夠大的超聲波能量才能使得半結(jié)晶塑料熔化。5－30MM進行焊接，廣泛應(yīng)用于汽車線束、繼電器、電器接插件及其他電子、電器、鋰電池極片、電介電容、晶體管、電器接線端子、熱電偶、可控硅元件、制冷器等產(chǎn)品生產(chǎn)。因此，相對于無定形塑料，半結(jié)晶塑料比較難焊接。為了使得半結(jié)晶塑料獲得較高的焊接質(zhì)量，往往需要考慮更多的因素，例如，較高的振幅、合適的焊接界面設(shè)計、焊頭的接觸、焊接的距離以及焊接夾具等。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的超聲波焊接難易程度如表2所示。