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材料对超声波塑料焊接的影响 1

超声波塑料超声波焊接可焊性取决于公式:G=KEμλ/ρct

 

K为焊件形状因子    E为弹性模量    μ为摩擦系数    λ为热导率    ρ为密度    c为比热容    t为熔点

 

超声波焊接质量与弹性模量、摩擦系数、热导率成正比,与其 密度、比热容、熔点成反比。

 

超声波焊接质量主要与材料的熔点和表面摩擦系数有关。这些参数因材料和温度的不同而不同,它们在超声波焊接过程中的变化将影响超声波焊接区域的温度、应力和变形,从而影响超声波焊接质量。

 

但是超声波超声波焊接时间很短,很难通过试验控制参数的变化,国内外学者利用数值模拟方法来解决这一问题。刘川利用有限元方法,分析超声波超声波焊接过程中聚氯乙烯(PVC)的物理参数的影响,得到了超声波焊接区域温度沿试样厚度成正比 。

 

焊接材料改性的影响 

 

超声波焊接材料的改性会影响超声波焊接质量,纤维等填料的加入能够提高高分子材料的硬度,有利于超声波的传递,在适宜的工艺条件下填料加入可以提高超声波焊接接头强度。

 

材料表面粗糙度的影响

 

增加材料表面粗糙程度可以降低声阻抗,提高表面能流密度,从而提高其超声波焊接质量。采用表面有滚制花纹的膜材料能够得到更高的超声波焊接质量,比表面光滑的 PP 膜的超声波焊接接头强度提高接近一倍。

    

材料搭接宽度的影响

 

材料搭接宽度的增加使超声波焊接接头强度降低。因为随着搭接宽度增加,超声波焊接接头边缘应力集中增加,边缘出现的微裂纹增多,接头强度降低。超声波焊接用层合法和浸渍法制备的玻璃纤维改性PP超声波焊接接头强度都随着宽度增加而降低 。 

 

焊接面到焊头距离的影响

 

材料超声波焊接面到焊头的距离达到半波长值时超声波焊接接头强度最大 。

 

超声波在塑料中传递主要是纵向波,最大纵向波峰值往往出现在半波长,距离接近半波长时超声波传递给超声波焊接界面热能量最多,能得到良好的超声波焊接接头 。

 

针对不同厚度的 HS1000(芳基磷酸盐和粘土改性的聚苯醚,半波长为3.86cm )进行超声波超声波焊接,结果发现存在临界厚度为3.86 cm,小于临界厚度时超声波焊接接头强度和伸长率随厚度的增加而增加,大于临界厚度时超声波焊接接头强度迅速降低。 

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