影響超聲波焊接的因素
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声阻抗,提高表面能流密度,从而提高其超声波焊接质量。采用表面有滚制花纹的膜材料能够得到更高的超声波焊接质量,比表面光滑的 PP 膜的超声波焊接接头强度提高接近一倍。
材料搭接寬度的影響
材料搭接宽度的增加使超声波焊接接头强度降低。因为随着搭接宽度增加,超声波焊接接头边缘应力集中增加,边缘出现的微裂纹增多,接头强度降低。超声波焊接用层合法和浸渍法制备的玻璃纤维改性PP,超声波焊接接头强度都随着宽度增加而降低 。
焊接面到焊頭距離的影響
材料超声波焊接面到焊头的距离达到半波长值时超声波焊接接头强度最大 。
超声波在塑料中传递主要是纵向波,最大纵向波峰值往往出现在半波长,距离接近半波长时超声波传递给超声波焊接界面热能量最多,能得到良好的超声波焊接接头 。
针对不同厚度的 HS1000(芳基磷酸盐和粘土改性的聚苯醚,半波长为3.86cm )进行超声波超声波焊接,结果发现存在临界厚度为3.86 cm,小于临界厚度时超声波焊接接头强度和伸长率随厚度的增加而增加,大于临界厚度时超声波焊接接头强度迅速降低。
超聲波焊接機焊接的效果好不好与弹性模量、摩擦系数、热导率成正比,与其 密度、比热容、熔点成反比。
超聲波焊接的效果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。
但是超声波超声波焊接时间很短,很难通过试验控制参数的变化,国内外学者利用数值模拟方法来解决这一问题。刘川利用有限元方法,分析超声波超声波焊接过程中聚氯乙烯(PVC)的物理参数的影响,得到了超声波焊接区域温度沿试样厚度成正比 。