超声波焊接原理和应用

超声波焊接原理：

超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。 其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产 。

超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及在分子间的磨擦而使传递到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。

新型的15KHz超声波塑胶焊接机，对焊接较软的PE、PP材料，以及直径超大，长度超长塑胶焊件，具有独特的效果，能满足各种产品的需要，能为用户生产效率以及产品档次贡献。

超声波焊接工艺： 一、超声波焊接：

以超声波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的结合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品带来的不便，实现高效清洁的焊接焊接强度可与本体媲美。 二、铆焊法：

将超声波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。 三、埋植：

借着焊头之传导及适当压力，瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留的塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。

一、超声波塑料焊接的相容性和适应性：

热塑性塑料，由于各种型号性质不同，造成有的容易进行超声波焊接，有的不易焊接；下表中黑方块的表示两种塑料的相容性好，容易进行超声波焊接；圆圈表示在某些情况下相容，焊接性能尚可；空格表示两种塑料相容性很差，不易焊接 。

ABS/ 丁 聚碳 丙烯二 纤维 热塑性塑料 A 酸酯 聚 丙 酸系烯素氟 亚苯基-聚酰胺热 聚 甲 聚 聚 聚 聚 超声波焊接的 B 合金 甲 烯 多元-(CA, 聚 尼 氧化物聚 -酰亚碳 塑 聚 基 苯 丙 苯 聚 氯 相容性示例图表 S （赛 醛 腈 共聚苯 CAB, 合 龙 为主的性 乙 树脂（诺胺（托酸 聚 烯乙 砜 乙 SAN-NAS-ASA 戊 硫 烯 柯乐物 乙 CAP) 物 里尔） 郎） 酯 酯 烯 烯 烯 800） 烯 ABS ■ ■ ■ ○ ○ ■ ■ ○ ○ ■ ■ ■ ○ ■ ■ ○ ○ ■ ○ ○ ○ ○ ○ ABS/聚碳酸酯合金 ■ ■ （赛柯乐800） 聚甲醛 丙烯腈 ■ ○ 丙烯酸系多元共聚物 ○ 丁二烯-苯乙烯 纤维素(CA,CAB,CAP) 氟聚合物 尼龙 亚苯基-氧化物为主的树脂（诺里尔） ○ ■ ○ ■ ○ 聚酰胺-酰亚胺（托郎） 聚碳酸酯 热塑性聚酯 聚乙烯 聚甲基戊烯 聚苯硫 聚丙烯 聚苯乙烯 聚砜 聚氯乙烯 SAN-NAS-ASA

■ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ■ ○ ■ ■ ○ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ○ ○ ■ ■ ○ ■ 注意： 表中所列仅供参考,因为熟知的变化可导致结果略有差异. 材 料 ABS 丙烯晴丁二 烯苯乙烯共聚物 塑料熔接特性 质轻，兼具韧性，刚性与耐化学品性，用途广泛，热性佳，特别适合超声波溶接， 无论近距离或远距离熔接，均可得到良好效果。 硬度大、耐冲击、不受酸之作用，有高度光学明晰性，著色性良好，常用于汽车尾灯、仪表板、奖章、水龙头把手等。用于超声波熔接时，须注意衰明度问题，就易熔接。 Acrylics 压克力 Acetal 缩 醛 抗张及耐压强度高，耐磨性佳，最具强韧及弹性，常用作拉练、螺丝、轴承、滚筒、厨房用具等，因磨擦系数低，用超声波熔接时需高振动幅度及较长的熔接时间。 抗张及耐压强度高，耐磨性佳，最具强韧及弹性，常用作拉练、螺丝、轴承、滚筒、厨房用具等，因磨擦系数低，用超声波熔接时需高振动幅度及较长的熔接时间。 超声波振动时材质易变化变色，接触面不易吸收能量，熔接较困难。 Celluloeics酯酸 纤维性 物 质 Noryl 聚苯醚 Nylon 尼 龙 P . C . 聚碳酸脂 Higl Density 高密 度PE 聚乙烯 PE 聚乙烯 Low Density 低密度 General purpose 一般 PS 聚苯乙烯 PS 聚苯乙烯 Impact 耐冲击 20-30% glass 玻纤强化 Filled PS 聚苯乙烯 Unmodified 聚 丙 烯 PP 性极韧、电性佳、绝缘度高，常用为电子零件等。因熔点高，所需熔接时间长，振幅高。难于焊接. 材质强韧，耐磨损，摩擦系数极低，耐酸，常用作轴承、齿轮、管子、厨房用具、毛刷等。用超声波熔接时，因熔点高，所需熔接时间长，熔接前先经烘乾会较易熔接。 比重小，在低温及室温下富柔曲性，防水、防蚀、可制成各种颜色。价格低的产品，常用于皿盘、封装薄膜、软水管、奶瓶、软绳等。密度越高越适合于超声波熔接。 比重轻，对水及化学物之抗蚀性强，安定、绝缘性佳，特别适合于射出及押出成形。常用于玩具、装饰品、孟洗设备、盘子、透镜、浮动轮等的制造。由于弹性系数高, 无论是近距离或远距离的超声波熔接均极适合。 比重轻，有良好绝缘性，强度高，能耐热及化学剂的侵蚀，抽丝后可制绳纲等织品。制品有玩具、行李箱、音响外壳、电气绝缘物、食品包装等。本材质因弹性系数低, 易衰减声波振动，帮远距离熔接需注意其效果,较难于焊接。 电性佳，耐弱化学品，低温性佳，具难燃性，常用于各种合成皮软管、胶膜等， PVC 聚氯乙烯 材质柔软，易衰减音波振动，熔接面易劣化。 Polyster 聚酸脂 Polysulfone 聚砜 Polypheny lene 聚氧化 Qxide(ppo) 二 甲 苯 Phenoxy 苯 氧 树 脂 SAN 苯 乙 烯 丙 烯 晴

熔接能量大 质硬、强度大、具韧性、长期受热不影响其电性能，常用为电视机零件护盖、马达零件等。因熔接点高，需较高之能量熔接。 耐热与耐湿性，耐化学品，不性蒸汽，常用作端子、转子、外壳、叶轮和管件等，熔点高，需较高之能量熔接。 性韧、富延展性、热安定性，熔点高，需较高之能量熔接。 拉伸强度及压缩强度高，常用为盘管薄壁零件、打字机带卷轴，超声波熔接效果好。 材质参考表 List of Naterials 不同塑料之熔接状况 welding condition of different plastice Ultrasonic 超声波焊接 Far Inse Near field fielde rting welding weldi塑近距离 ng 远胶 距离 接 焊 低温 高温 g 铆ng 点low temp temp ③ Stakinweldi接触① ②high 不接触Spot on contact Contact ntacd Hot-plate热板 On Non-coVibration Radio Spin Freq 高旋转 频 震动 Acrylic/Styrenne/Acrylo丙烯酸/苯乙烯/丙2-3 nitrle(ASA) Acrylonitrle/Butadiene/Styrenne(ABS) 烯晴 丙烯硝/丁二烯/苯1 乙烯（超不碎胶） 醋酸纤维素/纤维Cellulose acervate(CA) 素乙酸脂 Methacrylate(Acrylic)(P甲基丙烯酸脂（亚1-2 MMA) PA-Blends PC-ABS-Blends PC-PBT-Blends Polyaceta(POM) Polyamide(Nylon6) Polyamide(Nylon6/6) Polyamide-copolymer(N尼龙6-3-T ylon6-3-T) 3injectionPolybutylane 聚丁稀酸脂 terephthalate(PBT) 注塑件 parts 2-3& 2 3 2-3 3-4 3 3 2 2 4 2 2 2 2 2 2-3 3 3 2 2 3-4 加力） 尼龙混合物 PC/ABS混合物 PC/PBT混合物 聚甲醛 尼龙6 尼龙6/6 3* 2-3 2-3 2 2-3 2-3 3-4△ 3-4 3△ 3-4 1-2△ 1-2 2 2 2 1 2-3 2-3 2 3-4 2 2-3△ 2 2-3 2 3-4 3-4 3-4 2 2 3-4 1△ 1-2 1 1 1-2 2 2 2 1-2 4 2△ 2 2 2 2-3 3 3 2 2 4 3-4 3 3-4 2-3 2-3 3 3-4 2-3 2-3 2-3 2-3 3 2 2 2 1-2 3-4 2-3 3-4 3 3 2 3-4 2 3 3 3 2 2-3 2-3 2 2 2 2 1-2 1-2 2-3 2 2 2 1-2 2 4 4 4 4 3-4 3-4 3-4△ 3-4 2& 2-3 2-3& 2-3 2-3& 2-3 1Foils加 薄胶膜 Polycarbonate(PC) Polyethylene(PE) Polyethylene terephthalate(PET) 聚碳酸脂（防弹胶） 聚乙烯（软胶） 聚乙烯酸脂(宝特胶) 2 3 3injection2△ 4 2 3 2 3 2 2 2-3 1 2-3 2 2 3 2 3 1-2 2 4 4 2-3& 2-3 parts 1Foils加 薄胶膜 2-3 3 3-4 3 3 2 2-3 4 Polyphenylene 聚氧化亚苯 oxide(PPO) Polyphenylene 聚硫苯 sulfide(PPS) Polypropylene(PP) Polystyrene(PS) Polysukfone resin(PSO) 聚丙烯（百折胶） 聚苯乙烯（硬胶） 聚砜树脂 3 1 2 2-3with Polyvinyl 聚氯乙烯 chloride(PVC) 加薄胶膜 PP-EPDMh-混合物 3-4△ 3-4 Foils 3△ 2-3 2-3 2-3 1-2 3# 3-4 2-3 2 1 4 1△ 2& 3 1 2 3 1 2-3 2 1 2 1 1 2-3 2 2 2-3 3 3 3 2 2 2 2 1-2 2 4 4 4 2 2& 2 2 2 2 3 3 2 2 4 2 2△ 2-3 2-3 2-3 2 2 3 2 2 4 PP-EPDM-Blends 3 3with 2-3 2 2 2-3 2-3 2 2 4 PPO-Blends 聚氧化亚苯混合物 Foils加薄3-4△ 3-4 胶膜 苯乙烯/丁二烯 1△ 3-4 3 2 2-3 2-3 2 2 4 Styrene/Butadiene(SB) 1 2 2 1 3 3 3 2 1-2 4 1=Very good 非2=Good 良List of Symbols 字符代表 常好 #=Exhoust fan recommended 建议加排氧扇 好 △=Energy director recommended 建议焊接面加焊线 3=limited 尚可 4=Not possible 不可能 *=Knurl Euced horn recommended 建议焊头表面刻浪花纹 &=Shear joint recommended 建议焊接面造剪切面 ①Hot plate temperature up to 290摄氏度 ,heat platens in contact with parts to be welded.热板温度达到290摄氏度，热板要与工作接触。 ②Hot plate temperature above to 290摄氏度,many applications with temperature rang above 340摄氏度,Heat platens in contact with parts to be welded. 热板温度达到290摄氏度以上，热板仍与工作接触，很多实例都要用约340摄氏度范围温度。 ③ temperature rang from 400摄氏度 to 650摄氏度,No contact between heat platns and part to be welded.热板温度在400摄氏度-650摄氏度，热板与工作部接触。