淺談超聲波塑料焊接技術起源及進展

當代社會，塑料的各種制品，已滲透到人們日常生活的各個領域，同時也被廣泛應用到航空、船舶、汽車、電器、包裝、玩具、電子、紡織等行業。然而，由于注塑工藝等因素的限制，在相當一部分形狀復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落后，不僅效率低，且粘接劑還有一定的毒性，引起環境污染和勞動保護等問題。傳統的這種工藝已不能適用現代塑料工業的發展需要，于是一種新穎的塑料加工技術——超聲波塑料焊接以其高效、優質、美觀、節能等優越性脫穎而出。

    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系統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的。超聲波塑料焊接機在焊接塑料制品時，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、焊接強度高、生產效率高等優點。因此，隨著熱塑性塑料及其復合材料的廣泛應用，超聲波焊接技術越來越廣泛地獲得應用。

    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展起來的。它Z早是由美國瓊斯等人在1950年提出。

    19世紀60年代后，美國、日本、瑞士、英國、德國和前蘇聯開始在實際生產過程中使用這種技術。

    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、低彈性模量材料;(2)剛性材料，指高彈性模量和低機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、性質不同，有時也會造成有的容易進行超聲焊接，有的則不易焊接。

    塑料超聲波焊接工藝研究進展

    塑料超聲波焊接機制復雜，焊接質量受眾多因素影響。

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

    隨著超聲波焊接技術在塑料連接領域中越來越多的應用，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，焊接機理復雜，焊接質量難以控制，限制了超聲波焊接工藝在塑料領域中的進一步使用。需要從以下幾個方面進一步加強超聲波焊接技術的研究：

    1)研究新型的焊接設備，研制具有高頻率和高功率的焊接設備;

    2)深入研究不同材料焊接區域的狀態，包括熔融區厚度、結晶度、取向程度、化學組分等，深入研究塑料超聲波焊接技術的機理;

    3)針對不同材料進行焊接工藝的優化，建立焊接設備、工藝參數、常用材料的對應關系規律，減少實驗次數，降低成本;

    4)進一步完善塑料超聲波焊接質量的檢測手段，尤其是發展完善實時跟蹤監測方法