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塑料材质对超声波焊接的影响

    超声波焊接有近域焊接和远域焊接之分,近域焊接是指塑件接口部分与电极臂端部的距离在6mm以内,而超过此距离则称为远域 焊接。非结晶性硬质塑料,如PC、PS、SAN、ABS和PMMA等,对超声能量通常具有良好的透射率,高频振动能经过较长的距离传输到接口区域,因此这 些材料在近域或远域均具有良好的焊接性能。而半结晶性塑料具有较强的消声作用,高频振动传输到如PA、PP、PE和POM这样的半结晶性塑料中,超声能量 很快衰减,因此半结晶性塑料只适合于近域焊接。对于弹性体及软质塑料,由于具有更强的吸音作用,对它们进行超声焊接不是很有效。

    从能量消耗角度而言,非结晶性塑料没有明确的熔点,塑化所需热量即超声能量较少。随着焊接区域温度的上升,物料由高弹态逐渐向粘流态转变,并且能在较 宽温度范围内熔化并逐渐凝固。而半结晶性塑料有确定的熔点并需要较高的熔融热,与非结晶聚合物相比,在焊接过程中需要更高的超声能量和振动振幅。

    此外,为保证焊接制品质量,应事先对制件的原材料性质及最终性能要求进行充分的考虑,塑料中的一些添加剂如润滑剂、阻燃剂等也会影响材料的焊接性能, 在部件设计和焊接参数的调整中对此也要有充分考虑,再结合试验情况正确地进行接口设计,以避免在制件成型后再对模具进行修改。焊接区域的脱模剂、油污也会 削弱焊接强度,应及时清洁模腔表面。

    超声波焊接最适用于硬质非结晶性塑料,连接同种塑料时效果最好。但熔化温度相差在20℃以内,且在化学性质上具有一定相容性的两种塑料,如聚碳酸酯和 丙烯酸之间也可进行焊接。表1列出了常用热塑性塑料本身进行焊接时的焊接性能,表中显示,硬质塑料的焊接性能比柔性的好,非结晶性塑料的焊接性能比 结晶性的好,并且焊接结晶性塑料时应避免采用远域焊接。

表1 常用热塑性塑料的超声波焊接性能

 

结晶性能 材料名称 焊接性能
近域焊接 远域焊接
非结晶性塑料 ABS 优良 良好
丙烯酸酯类聚合物 良好 良好至一般
GP-PS 优良 优良
硬质PVC 一般
聚碳酸酯 良好 良好
结晶性塑料 聚甲醛 良好 一般
聚酰胺 良好 一般
热塑性聚酯 良好 一般
聚丙烯 一般 一般至差
聚乙烯 一般
[来源:原创] [作者:国创电气] [日期:13-07-31]
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