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超聲波焊接機的工作原理以及如何控制溫度

原理

當超聲波接觸到塑料件之后，會在接觸面上產生高頻振動（能夠達到每秒幾萬次），高頻振動能夠傳導能量，將能量傳導到焊接區域，而焊接區有一個特點就是阻抗大，當能量傳導到這里后就會在局部產生高溫，就可以將塑料件熔化掉，然后再對塑料件施加一定的壓力，使兩個塑料件融合在一起，當超聲波停止作用之后，過一段時間凝固成型，就可以完成兩個塑料件的熔接。針對不同的焊接產品（材料）和焊接效果（成點或成線），都需要專門的焊接工藝與之對應。

溫度

超聲波焊接機在焊接時的溫度該如何控制呢？首先，材料的硬度對溫度有很大的影響，材料的硬度越大，傳導振動的能力就會越好。而塑料件處于熔融狀態的時候會比較軟，這樣就會使傳導能力減弱，分子間的摩擦變弱，超聲波的能量就很短的時間內就會停止。所以，在焊接的時候，超聲波焊接機的溫度需要比焊接塑料件的熔點溫度稍高點。

臺州市錦亞機械制造有限公司是一家專業生產塑料線性振動摩擦焊接機，熱鉚焊接機，熱板焊接機，多頭非標型超聲波塑料焊接機，以及非標準設備、自動化設備、治具等研發、設計、制造及銷售為一體的技術服務性實體公司。電器業：電子鐘、蒸氣熨斗、吸塵器、電話、計算機鍵盤、電風扇、電池…等。

音波熔接藉由超音波振動將電子能轉換為機械能，再靠焊頭 ( HORN ) 將能量傳達至塑料工件接觸面，使分子與分子間產生激烈摩擦，促使產品瞬間熔化并結合為一體，加工時速快、干凈、美觀、經濟。

熔接范圍：玩具業、文具業、家電業、電子業、食品業、通信業、交通業、航天航空等。

超音波熔接實例：

日用品業：粉盒、化妝鏡、發梳、鎖圈、保溫杯、密封式容器、調味瓶、水管接頭、提把、

瓶蓋、食品容器、汽車燈罩、汽車水箱… 等。

玩具業：各式球類玩具、文具、水槍、塑料禮品、音樂玩具、及各式塑料玩具…等。

電器業：電子鐘、蒸氣熨斗、吸塵器、電話、計算機鍵盤、電風扇、電池…等。

汽車制造業：車燈、照后鏡、內飾、保險杠、各類塑料成品…等。

電子行業：主要生產電源、適配器、充電器、手機外殼等眾多與塑料相關產品。電子行業是目前使用超聲波塑焊機較的行業，

旋轉熔接原理

是針對塑料圓形之熱可塑性產品而設計，藉由塑料工件相互摩擦所產生之熱力，使塑料工件接觸面產生熔解，再靠外在壓力，驅動促使上下工件凝固為一體，成為長久性的結合。

旋熔實例：RO濾心、冷凍杯、保溫杯、花瓶、化油器、蓮蓬頭、熱水瓶氣膽、凡而街頭等。

超聲波的特性

從超聲波焊接的角度，超聲波具有三個非常重要的特性，這三個特性與超聲波的焊接質量密切相關，是超聲波焊接過程中發生的諸多現象的根源。理解這三個特性有助于理解超聲波焊接的工藝要求，產品設計工程師從而可以正確的設計超聲波焊接結構來滿足超聲波焊接的工藝要求，提高超聲波的焊接質量。另外一個原因是超聲波是縱向傳播的，能量損失和距離成正比，距離越遠焊接效果就越小，因此工件臂厚不能低于2MM，否則不能良好的熔接。

超聲波的三個特性、產生的焊接現象、及其對塑膠件結構設計要求如表1所示:

1)  能量大；超聲波能夠產生的比聲波大得多的能量，這是超聲波能夠對塑膠件件進行焊接的基礎，同時這也是超聲波焊接強度較高的根本原因；正由于其產生巨大能量的能力，超聲波甚至能夠進行金屬零件的焊接；而在另一個方面，恰恰由于能量大，超聲波有可能對焊接界面造成；1、超聲波塑料焊接機一般情況下不能應用在幾片厚度為2-3MM之間的塑料焊接，但不排除特殊條件下的，如結構/焊接方式/超聲波機功率等都有影響。同時可能對塑膠件其它部位或者塑膠件上已經裝配的其它零部件造成損壞。

2) 方向性好，幾乎是直線傳播；但是，在一般情況下，產品本身具有良好的定位功能是主要的，當錯位時，通過修改超聲波裝置的方法改善錯位現象只能“遲做總比不做好”，因此，當塑料制品結構設計應該首先考慮問題。由于超聲波的波長很短，衍射效應不顯著，所以可以近似地認為超聲波是沿直線傳播，即傳播的方向性好，容易得到定向而集中的超聲波束。因此，這要求超聲波焊頭與焊接零件保持足夠大的接觸面積，保證超聲波能能夠傳導到焊接界面。同時，如果在傳播方向上存在孔洞等，超聲波就難繞過孔洞傳導能量，這也是超聲波結構設計時需要注意的地方。

3) 衰減性；盡管超聲波的穿透能力強，但超聲波在物體里傳播始終都存在著衰減，傳播的距離越遠，能量衰減越厲害。另外，在不同的塑料中，超聲波能量的衰減程度不一致。例如，在無定形塑料中，如ABS，其能量衰減程度較小，兩個ABS塑膠件即使是遠程焊接也能保證焊接質量；超聲波的方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，可用于測距、檢測、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等，在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。在半結晶塑料中，如PA66，超聲波能量衰減程度大，超聲波傳播距離較短，很難保證遠程焊接的質量。