A 超声波焊接
二、超声波焊接原理：
焊接设备
频率发生器
把50/60Hz电能 转换成一定频 率的高频电能
换能器
把高频电能转 换成机械振动 能
焊接面
能量集中器（导融线）吸收振动能 温升熔融，在压力下凝固接合
械增
变幅杆 振 大
幅机
焊头 上工件
动有增 能效大
传振 递幅 振、
传递振动能
A 超声波焊接--超声波焊接原理
超声波焊接
超声波焊接（上）
一、超声波焊接特点 二、超声波焊接原理 三、影响塑件焊接质量的因素（可焊接性） 四、超声波焊接在塑件结构中的应用
Hale Waihona Puke A 超声波焊接一、超声波焊接特点：
1. 快捷、操作方便容易 2. 焊接强度大、密封效果好 3. 节能 4. 工作环境干净，无需配置散烟、通风装置 5. 成本低、效率高 6. 适用范围广（可用于绝大多数热塑性聚合物）
A) 非结晶聚合物 • 分子排列无序 • 有明显的使材料逐步变软、熔化及至流动 的温度（Tg玻璃化温度） • 能有效传输超音速振动 • 实现良好焊接的压力/振幅范围宽。
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
B)半结晶型聚合物
分子排列有序 有明显的熔点（Tm熔化温度）和再度凝固点 固态的结晶型聚合物富有弹性，能吸收部分
所以，在设计半结晶性材料构件的焊接时， 必须注意这类材料的特殊性。
在构件的结构，强度、刚性、焊口结构、超声 模头的有效接触及夹具要求等设计方面需特别关 注，才能取得超声波焊接的成功。
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
2.熔化温度
聚合物的熔点越高，其焊接所需的超音波能量越 多
而半结晶型聚合物几乎不相容。
如果你需要选择半结晶材料超声焊接，需要特 别留意之前的成功或失败经验及结构差异。
A 超声波焊接
四、超声波焊接在塑件结构中的应用：
1.焊接 2.铆焊 3.嵌件焊
4.点焊 5.叠合 6.封口/切断
以上应用只是焊接的不同形式，区别在于熔融 面的位置变化，原理不变。
焊接结构
焊头发波示意图
焊头
5” 3.5~4”
此范围振幅最为均匀
工件面上近乎垂直的振动
边缘一定范 围内存在的
横向振动
A 超声波焊接
三、影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
1.聚合物结构 2.熔化温度 3.硬度（柔韧性） 4.化学结构 5.添加物
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
1.聚合物结构
加入量<10%，改善焊接性能 加入量>10%，焊接性能恶化
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
• 常用材料的焊接性
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
我们需要重点关注的是：
非结晶型和半结晶型聚合物的焊接性能差异。 半结晶型聚合物的焊接性能相对较差。 一般情况下，非结晶型聚合物有相容的可能，
高频机械振动 超声波振动传递效果较差 熔融材料易于迅速凝固
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
半结晶型聚合物 效果差
非结晶型聚合物 效果好
两种聚合物声波/振动传输效果比较
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
如要获得较为满意的焊接质量，相对非结晶聚 合物，半结晶聚合物需要更高的振幅/能量。
交联型高分子，受热情况下分子不会产生流动 （相对滑移）。故加热时，不会熔融。此类聚合物不能用 于超声焊接。
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
5.添加物
常用填充物：
玻璃纤维（GF）、矿物粉末（滑石粉TALC）
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
对焊接性影响：
据资料记载： 非结晶型聚合物加入填充物不影响焊接性。 半结晶型聚合物：
3.硬度（柔韧性）
材料的硬度大小影响了超声波振动的传输效果。
硬度越大，其传输超声波的效果越好（焊接性越 好）。
A 超声波焊接--影响塑件焊接质量的因素（可焊接性）
4.化学结构
热塑性与热固性
热塑性聚合物： 线型高分子，受热情况下分子间可互相移动（流
动）。此类聚合物可以在加热时熔融。可用于超声焊接。 热固性聚合物：