在超聲波塑料焊接中,熱塑性塑料的分子鏈在高頻振動能量作用下開始運動,分子間摩擦加劇,導致焊接區(qū)域溫度迅速上升。由于塑料的導熱性相對較差,熱量在焊接區(qū)域積聚,使塑料達到熔點并熔化。為了更好地集中熔化過程,通常在兩個塑料工件的焊接界面處進行特殊設計,如一個工件的界面處設置尖刺或圓形的表面接觸結(jié)構。這些接觸點在超聲波能量作用下優(yōu)先熔化,隨著焊接過程的進行,熔化區(qū)域逐漸擴大并相互融合,在壓力持續(xù)作用下,形成完整的焊接接頭。當超聲波停止作用后,保持壓力一段時間,使熔化的塑料冷卻固化,從而獲得具有一定強度的焊接連接。超聲波焊接過程中,材料的熔化是瞬間完成的,有助于減少熱應力。江蘇包裝袋超聲波焊接機器
超聲波焊接利用高頻機械振動(通常頻率范圍為15-70kHz)產(chǎn)生的摩擦熱和塑性變形實現(xiàn)材料連接。整個焊接系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿和焊頭組成。超聲波發(fā)生器將工頻交流電轉(zhuǎn)換為高頻電信號,換能器利用壓電效應將高頻電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的機械振動,變幅桿對機械振動的振幅進行放大,后焊頭將放大后的振動傳遞至待焊接工件表面。當振動傳遞到工件接觸面時,材料表面分子在高頻振動作用下相互摩擦,產(chǎn)生大量熱量,使材料表面溫度升高,達到軟化或熔化狀態(tài)。在外部施加壓力的作用下,軟化或熔化的材料分子相互擴散、滲透,待冷卻后形成牢固的連接接頭。大功率超聲波金屬焊接機器超聲波焊接過程中,材料的振動有助于促進焊接界面的緊密接觸。
超聲波焊機原理是由發(fā)生器產(chǎn)生20KHz(或15KHz)的高壓、高頻信號,通過換能系統(tǒng),把信號轉(zhuǎn)換為高頻機械振動,加于塑料制品工件上,通過工件表面及在分子間的磨擦而使傳遞到接口的溫度升高,當溫度達到此工件本身的熔點時,使工件接口迅速熔化,繼而填充于接口間的空隙,當震動停止,工件同時在一定的壓力下冷卻定形,便達成焊接目的。超聲波焊接機通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū),由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大,因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導熱性差,一時還不能及時散發(fā),聚集在焊區(qū),致使兩個塑料的接觸面迅速熔化,加上一定壓力后,使其融合成一體。當超聲波停止作用后,讓壓力持續(xù),有些許保壓時間,使其凝固成型,這樣就形成一個堅固的分子鏈,達到焊接的目的,焊接強度能接近于原材料本體強度。超聲波焊接機按照自動化水平可以分為自動焊接機、半自動超聲波焊接機、手動焊接機,對于現(xiàn)代化企業(yè)來講,自動化水平越高越有利于企業(yè)流水線生產(chǎn),所以自動焊接機的使用是企業(yè)未來的一個趨勢。
超聲波焊接在精密醫(yī)療行業(yè)的運用***,具體包括以下幾個方面:手術器械制造:用于焊接手術器械的各個部件,確保其**度、無塵、無菌的特性,滿足手術器械對焊接精度和質(zhì)量的嚴格要求。醫(yī)療器械密封部件:實現(xiàn)緊密、無縫的連接,保證醫(yī)療器械的安全性和可靠性。醫(yī)用耗材:應用于一次性使用的醫(yī)療器械,確保產(chǎn)品的無菌性和完整性。無紡布制品:在口罩、一次性衛(wèi)生用品的生產(chǎn)中,提供高效、清潔的焊接方式,滿足醫(yī)療和衛(wèi)生產(chǎn)品對焊接工藝的嚴格要求。一次性注射器和血袋:確保產(chǎn)品的無菌性和密封性。醫(yī)用導管焊接:用于導管連接、導管與配件的固定以及多腔導管的制造,正逐漸成為一種推薦方案。醫(yī)療包裝密封:實現(xiàn)快速密封,密封效果良好,防止污染物的侵入。醫(yī)用塑料制品的加工:對塑料制品進行切割、打孔、雕刻等加工,提高制品的精度和質(zhì)量。醫(yī)用電子器件的連接:實現(xiàn)電子元器件的可靠連接,確保設備的正常運行。敷料與繃帶:用于醫(yī)用敷料和繃帶的多層疊合與沖孔工序,確保產(chǎn)品具備無菌、透氣和柔軟的特性。 超聲波焊接技術可用于生產(chǎn)具有強高度和良好韌性的復合材料結(jié)構。
焊接作為一種重要的材料連接技術,在現(xiàn)代制造業(yè)中占據(jù)著關鍵地位。傳統(tǒng)焊接方法在滿足部分生產(chǎn)需求的同時,也存在諸如熱影響區(qū)大、焊接變形、需要添加焊接材料等問題。超聲波焊接技術作為一種新型焊接技術,以其高效、精密、清潔等優(yōu)勢,逐漸成為焊接領域的研究熱點和應用前沿。該技術利用高頻振動能量實現(xiàn)材料連接,在塑料、金屬及復合材料等多種材料的焊接中展現(xiàn)出良好的性能,為制造業(yè)的發(fā)展提供了新的技術途徑。深入研究超聲波焊接技術的原理、應用及發(fā)展趨勢,對于推動該技術的進一步發(fā)展和拓展其應用領域具有重要意義。超聲波焊接在食品包裝中用于密封容器,防止食品變質(zhì)。黑龍江工業(yè)超聲波塑料焊接機原理
超聲波焊接在生物醫(yī)學領域用于連接生物材料,如血管支架和人工關節(jié)。江蘇包裝袋超聲波焊接機器
未來超聲波焊接技術將與其他先進制造技術實現(xiàn)更普遍、更深入的融合。與激光焊接技術融合,可利用激光的高能量密度和超聲波的振動作用,在不同材料焊接、復雜結(jié)構焊接等方面發(fā)揮協(xié)同優(yōu)勢,提高焊接質(zhì)量和效率。與增材制造技術結(jié)合,在3D打印過程中,通過超聲波焊接對打印層間進行強化連接,改善打印件的力學性能和結(jié)構完整性。此外,還可能與微納制造技術、表面處理技術等融合,拓展超聲波焊接技術在微納器件制造、材料表面改性等領域的應用,形成一系列具有創(chuàng)新性的先進制造工藝和技術解決方案,推動制造業(yè)向化、智能化、綠色化方向發(fā)展。江蘇包裝袋超聲波焊接機器