超声波焊接工艺描述

　超声波焊接是焊接热塑性塑料中应用最广泛的方法之一，它利用高频(15—40kHz)超声波能量产生低振幅（1~25μm）的机械振动，该振动在焊件焊接交界面产生热量，使得热塑性材料熔化并在冷却后形成焊缝。超声波焊接是已知的最快的焊接技术，其焊接时间一般为0.1—1.Os。

除了焊接，超声波能量通常用于某些工艺过程，如将金属件插入塑料，或者将热塑性塑料部件改为由不同材料制成的机械紧固组件。

当一种热塑性材料受到超声波振动时，材料中会产生正弦驻波。一部分能量通过分子间的摩擦被耗散，使得整个基体材料的热量积聚，另一部分热量被传递到焊接交界面，此处边界面摩擦引起局部加热。超声波能量向接合处的最佳传输和随后的熔融行为取决于工件的几何特征，也取决于材料的超声波吸收特性。

振动源离接合处越近，由于吸收损失的能量就越少。离振动源的距离小于6.4mm(0.25in)的焊接称为近区焊接，这种工艺用于结晶材料和低硬度材料，这些材料具有高的能量吸收特性。接合处离振动源的距离超过6.4mm(0.25in)的焊接称为远区焊接。这种工艺用于无定形材料和高硬度材料，这些材料具有低的能量吸收特性。

在接合处表面，由于表面粗糙，受到的应力和摩擦力比基体材料大，所以一般来说产生的热量最高

在很多超声波焊接的应用中，在上部工件上模制了一个被称为能量引导块的三角形突起。这个能量引导块被用来在接合处表面（即焊接交界面）集中超声波能量。

在焊接过程中，振动垂直于焊接交界面，并且使能量引导块的顶点和要焊接的一个工件接触，在这一  顶点处产生的热量最高。在焊接工艺的第一阶段，能 量引导块就开始熔融并流到接合处，位移量（即由于熔融流动引起的工件之间距离的减小）迅速增加；然后，随着熔化的能量引导块的扩散并接触到下面工件的表面时，移动速度减慢；随后，熔融速率降低。在第二阶段'两工件表面接触，熔融速率增加。稳态熔融发生在第一阶段，伴随着一个恒定的温度分布'在，焊接缝处形成一个恒定的熔融层厚度，经过一段特定的时间，或者达到—个特定的能量水平，！或者达到某个距离，能量的供应停止。在第四阶段开始时，超声波振动停。保持压力，使一些多余的熔体挤出接合处，形成分子键连接，然后焊缝玲却。