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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部摩擦產生熱量，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，熔合層的厚度繼續增加。

第3階段：穩態熔流階段。在這一階段，熔合層的厚度繼續增加，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。

超聲波焊接中的重要工藝參數

焊接時間：

焊接時間是指焊頭接觸塑膠件發生超聲波振動的時間，如圖所示，一般焊接時間在0.1秒至0.6秒以內。焊接時間越長，焊接能量越大。

保壓時間：

保壓時間是指超聲波停止到焊頭開始上升的時間。在這一段時間，熔化的塑料完成固化。保壓時間越長，焊接能量越大。

焊接氣壓：

焊接氣壓是在焊接過程中焊頭對塑膠件的施力。焊接氣壓越大，焊接能量就越大。

下降速度：

下降速度是指焊頭的下降速度。焊頭下降速度越快，焊接能量越大。

塑料之間的超聲波焊接兼容性

兩種塑料能夠焊接兼容，必須在化學上兼容，否則，盡管兩種塑料熔合在一起，但沒有分子鍵的結合，焊接強度會非常低。一個典型的例子是PE與PP的焊接。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。兩種塑料都是半結晶塑料，有著相似的外觀和相似的物理性能，但它們不能在化學上兼容，因此它們不能焊接在一起。

熱塑性塑料能夠與自身焊接在一起。例如，一個ABS的零件能夠與另外一個ABS的零件焊接在一起；不同的塑料能夠焊接在一起取決于兩個因素；其一是它們的熔化溫度很接近，在22°以內；如果熔化溫度相差很大，一種塑料已經開始分解了，另一種塑料才開始熔化，兩種塑料自然無法焊接在一起。其二是相似的分子結構。例如，ABS零件能夠與Acrylic零件進行焊接是因為它們的化學屬性是兼容的。一般來說，只有相似的無定形塑料才有機會彼此焊接在一起，而半結晶塑料的化學屬性相差很大，它們基本上不能互相焊接在一起。5）塑料焊接設備加裝在機械加工生產線上，易于實現機械化和自動化程度，方便管理，節約人力物力，大大提高生產效率。

值得注意的是，即使是同一種塑料之間的超聲波焊接，應該使用來自同一家供應商的同一種型號材料，否則也有可能產生焊接質量問題。

超聲波焊接可以一次焊接多個熔接面嗎？

塑膠件裝配時，會出現上蓋/本體/底殼需要焊接，也就是有兩個不同焊接面需要同時壓接，有些朋友就疑問塑膠外殼用超聲波焊接機能同時超上殼中框下殼嗎？也就是3個塑料件（兩層結合面）能不能同時焊接好的問題？

只要高度差不要太大，同時焊接，牢度肯定是可以的，但是會出現靠近上焊頭位置牢度大于底殼，即：一面溢膠嚴重，而另一面有焊縫的情況。出現這種情況的原因：超聲波焊接機原理是高頻振動，越靠近上焊頭位置能量越大，而隨著距離變長，能量會逐漸稀釋。大部分超聲波能量被層結合面吸收，而傳遞到第二層結合面的超聲波能量就比較小了。建議：針對產品外觀要求較高的塑料件還是分二次壓接的好；對于要求不高的產品可以同時焊接兩層；超聲波同時壓接上蓋、底殼、殼體時，設計產品注塑模具時跟專業超聲波廠家溝通，設計合理的焊接結構，購買設備前，將產品寄給廠家試樣測試，確保焊接方案的可行性。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。