塑料超聲波焊接對塑膠材質的要求

一、塑膠材質對超聲波焊接的影響

　　超聲波塑料焊接可焊性取決于公式：G=KEμλ/ρct

K為焊件形狀因子    E為彈性模量    μ為摩擦系數    λ為熱導率    ρ為密度    c為比熱容    t為熔點

     超聲波焊接質量與彈性模量、摩擦系數、熱導率成正比，與其 密度、比熱容、熔點成反比。

     超聲波焊接質量主要與材料的熔點和表面摩擦系數有關。這些參數因材料和溫度的不同而不同，它們在超聲波焊接過程中的變化將影響超聲波焊接區域的溫度、應力和變形，從而影響超聲波焊接質量。

     但是超聲波超聲波焊接時間很短，很難通過試驗控制參數的變化，國內外學者利用數值模擬方法來解決這一問題。劉川利用有限元方法，分析超聲波焊接過程中聚氯乙烯(PVC)的物理參數的影響，得到了超聲波焊接區域溫度沿試樣厚度成正比 。

    *   焊接材料改性的影響

     超聲波焊接材料的改性會影響超聲波焊接質量，纖維等填料的加入能夠提高高分子材料的硬度，有利于超聲波的傳遞，在適宜的工藝條件下填料加入可以提高超聲波焊接接頭強度。

     材料表面粗糙度的影響

     增加材料表面粗糙程度可以降低聲阻抗，提高表面能流密度，從而提高其超聲波焊接質量。采用表面有滾制花紋的膜材料能夠得到更高的超聲波焊接質量，比表面光滑的 PP 膜的超聲波焊接接頭強度提高接近一倍。

材料搭接寬度的影響

     材料搭接寬度的增加使超聲波焊接接頭強度降低。因為隨著搭接寬度增加，超聲波焊接接頭邊緣應力集中增加，邊緣出現的微裂紋增多，接頭強度降低。超聲波焊接用層合法和浸漬法制備的玻璃纖維改性PP，超聲波焊接接頭強度都隨著寬度增加而降低 。需要焊接強度較高，就需要更寬和更高的超聲波焊接線。

                                              各種各樣的超聲波焊接線設計

焊接面到焊頭距離的影響

     材料超聲波焊接面到焊頭的距離達到半波長值時超聲波焊接接頭強度最大 。

超聲波在塑料中傳遞主要是縱向波，最大縱向波峰值往往出現在半波長，距離接近半波長時超聲波傳遞給超聲波焊接界面熱能量最多，能得到良好的超聲波焊接接頭 。

近場超聲波焊接和遠場超聲波焊接

塑料注塑加工條件的影響

超聲波在塑料件中傳遞，塑料件難免會對超聲波能量有吸收和損耗，從而對超聲 效果產生一定的影響，塑料一般有晶體、非晶體材料之分，按硬度有硬膠和軟膠之分，還有模數的區分，通俗地來說，硬度高，低熔點的塑料超聲加工性能優于硬度低、高熔點的塑料。因此，這就牽涉到超聲波加工 的 問題

塑料件經過注塑、擠壓或吹塑等的不同加工條件以及不同的加工形式都會 對超聲焊接產生一定 的影響。

A：濕度缺陷：濕度缺陷一般在制作有條紋或疏松的塑料件過程中形成，濕度缺陷在焊接中衰減有用能量，使密封位滲水，加長焊接時間，所以濕度高的塑料件在焊接前要作烘干處理。如聚甲醛等。

B：注塑過程的影響：

注塑過程參數的調整會引致如下缺陷：

①尺寸變化(收縮、彎曲變形)       ②重量變化           ③表面損傷           ④統一性不佳

C：保存期：塑料件注塑加工出來后，一般最少放置24小時后，再進行焊接，以消除塑料件本身應力、變形等因素。無定形塑料通過注塑出來的塑料件可不按此要求。

D：再生塑料

再生塑料的強度比較差，對超聲波焊接適應性也較差，所以如用再生塑料，各種設計尺寸均要酌情加以考慮。

E：脫模劑和雜質

脫模劑和雜質對超聲波焊接有一定的影響。