淺談材料對超聲波塑料焊接的影響

更新時(shí)間：2015-11-20 | 點(diǎn)擊率：3648

超聲波焊接質(zhì)量與彈性模量、摩擦系數(shù)、熱導(dǎo)率成正比，與其密度、比熱容、熔點(diǎn)成反比。超聲波焊接質(zhì)量主要與材料的熔點(diǎn)和表面摩擦系數(shù)有關(guān)。這些參數(shù)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(qū)域的溫度、應(yīng)力和變形，從而影響超聲波焊接質(zhì)量。但是超聲波超聲波焊接時(shí)間很短，很難通過試驗(yàn)控制參數(shù)的變化，國內(nèi)外學(xué)者利用數(shù)值模擬方法來解決這一問題。利用有限元方法，分析超聲波超聲波焊接過程中聚氯乙烯(PVC)的物理參數(shù)的影響，得到了超聲波焊接區(qū)域溫度沿試樣厚度成正比。

1、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(zhì)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(qiáng)度。

2、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(zhì)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(zhì)量，比表面光滑的PP膜的超聲波焊接接頭強(qiáng)度提高接近一倍。

3、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(qiáng)度降低。因?yàn)殡S著搭接寬度增加，超聲波焊接接頭邊緣應(yīng)力集中增加，邊緣出現(xiàn)的微裂紋增多，接頭強(qiáng)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(qiáng)度都隨著寬度增加而降低。

4、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(dá)到半波長值時(shí)超聲波焊接接頭強(qiáng)度大。超聲波在塑料中傳遞主要是縱向波，大縱向波峰值往往出現(xiàn)在半波長，距離接近半波長時(shí)超聲波傳遞給超聲波焊接界面熱能量多，能得到良好的超聲波焊接接頭。

針對不同厚度的HS1000(芳基磷酸鹽和粘土改性的聚苯醚，半波長為3.86cm)進(jìn)行超聲波超聲波焊接，結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在臨界厚度為3.86cm，小于臨界厚度時(shí)超聲波焊接接頭強(qiáng)度和伸長率隨厚度的增加而增加，大于臨界厚度時(shí)超聲波焊接接頭強(qiáng)度迅速降低。

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