淺談超聲波塑料焊接技術(shù)起源及進(jìn)展

    當(dāng)代社會，塑料的各種制品，已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，同時也被廣泛應(yīng)用到航空、船舶、汽車、電器、包裝、玩具、電子、紡織等行業(yè)。然而，由于注塑工藝等因素的限制，在相當(dāng)一部分形狀復(fù)雜的塑料制品不能一次注塑成型，這就需要粘接，而沿用多年的塑料粘接和熱合工藝又相當(dāng)落后，不僅效率低，且粘接劑還有一定的毒性，引起環(huán)境污染和勞動保護(hù)等問題。傳統(tǒng)的這種工藝已不能適用現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展需要，于是一種新穎的塑料加工技術(shù)——超聲波塑料焊接以其高效、優(yōu)質(zhì)、美觀、節(jié)能等優(yōu)越性脫穎而出。

    超聲波焊接是一種固相焊接方法，焊件之間的連接是通過聲學(xué)系統(tǒng)的高頻彈性振動以及在工件之間靜壓力的夾持作用下實現(xiàn)的。超聲波塑料焊接機(jī)在焊接塑料制品時，既不要添加任何粘接劑、填料或溶劑，也不消耗大量熱源，具有操作簡便、焊接速度快、焊接強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。因此，隨著熱塑性塑料及其復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，超聲波焊接技術(shù)越來越廣泛地獲得應(yīng)用。

    超聲波塑料焊接工藝前言

    超聲波塑料焊接工藝是從金屬超聲波焊接發(fā)展起來的。它最早是由美國瓊斯等人在1950年提出。

    19世紀(jì)60年代后，美國、日本、瑞士、英國、德國和前蘇聯(lián)開始在實際生產(chǎn)過程中使用這種技術(shù)。

    超聲波焊接原則上可以焊接所有的熱塑性塑料。按照焊接技術(shù)特性的功能可以把高分子材料分為三類：

(1)柔性材料，指軟質(zhì)、低彈性模量材料;

(2)剛性材料，指高彈性模量和低機(jī)械振動阻尼因子材料，例如聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA);

(3)所有的高分子薄膜、高分子合成纖維、由薄膜和纖維組成的布。

    由于熱塑性塑料的型號、性質(zhì)不同，有時也會造成有的容易進(jìn)行超聲焊接，有的則不易焊接。

    塑料超聲波焊接工藝研究進(jìn)展

    塑料超聲波焊接機(jī)制復(fù)雜，焊接質(zhì)量受眾多因素影響。

    對材料進(jìn)行焊接時，首先要考慮焊接設(shè)備的選擇，高頻焊接設(shè)備能得到較優(yōu)的焊接質(zhì)量，其次考慮材料的其可焊性，低熔點、高表面摩擦系數(shù)的材料可得到較優(yōu)焊接質(zhì)量，加入適量的增強(qiáng)材料能夠提高焊接質(zhì)量;第三，超聲波的振幅、焊接時間、焊接壓力是影響焊接質(zhì)量的主要工藝參數(shù)，得到較佳焊接質(zhì)量的三個工藝參數(shù)都存在一定的范圍。

    隨著超聲波焊接技術(shù)在塑料連接領(lǐng)域中越來越多的應(yīng)用，它逐漸受到塑料加工成型的工作者的重視。

    但由于塑料超聲波焊接時間短，焊接機(jī)理復(fù)雜，焊接質(zhì)量難以控制，限制了超聲波焊接工藝在塑料領(lǐng)域中的進(jìn)一步使用。需要從以下幾個方面進(jìn)一步加強(qiáng)超聲波焊接技術(shù)的研究：

    1)研究新型的焊接設(shè)備，研制具有高頻率和高功率的焊接設(shè)備;

    2)深入研究不同材料焊接區(qū)域的狀態(tài)，包括熔融區(qū)厚度、結(jié)晶度、取向程度、化學(xué)組分等，深入研究塑料超聲波焊接技術(shù)的機(jī)理;

    3)針對不同材料進(jìn)行焊接工藝的優(yōu)化，建立焊接設(shè)備、工藝參數(shù)、常用材料的對應(yīng)關(guān)系規(guī)律，減少實驗次數(shù)，降低成本;

    4)進(jìn)一步完善塑料超聲波焊接質(zhì)量的檢測手段，尤其是發(fā)展完善實時跟蹤監(jiān)測方法

【結(jié)語】隨著工業(yè)生產(chǎn)的需要，塑料焊接技術(shù)會得到更加廣泛的應(yīng)用，也會有技術(shù)更為先進(jìn)、使用更為方便的焊接技術(shù)出現(xiàn)