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塑料的超声波焊接性能

塑料分为热固性塑料和热塑性塑料。热固性塑料可塑但不可逆。次加热时可熔化流动，加热到一定温度，产生化学反应，交联固化变硬而形成固体；但这种变化时不可逆的，当重新受热加压时，热固性塑料不能再次熔化。因此，超声波焊接不能焊接热固性塑料。热塑性塑料可塑又可逆；当加热形成固体后，其内部结构仅经历形态的变化，是可逆的；重新加热和加压时，能够重新熔化并再次形成固体。在正弦电信号经由电极提供给换能器时，压电片膨胀和收缩，产生15~20μm的轴向峰到峰运动。超声波焊接能够焊接大部分的热塑性塑料。

热塑性塑料又分为无定形塑料和半结晶塑料，由于二者的分子结构和排布不同，二者的超声波焊接性能又有所差别。

无定形塑料的分子结构呈随机分布，没有一个明确的熔点Tm，其在一个很广泛的温度范围内逐步软化、熔化和流动；而不是一旦加热到某个温度就立即从固体熔化，然后又立即固化。无定形塑料这种特性非常易于传导超声波振动能力，能够在较大的压力和振幅范围内进行超声波焊接。本文所介绍的超声波焊接就是超声波在塑胶焊接领域的一个典型应用。

半结晶塑料的分子结构在局部呈规律性分布，有一个明确的熔点Tm，在温度达到熔点之前，半结晶塑料始终保持着固态；当温度达到熔点后，整个分子链立刻开始运动，并立即固化。无定形塑料和半结晶塑料的熔化过程区别如图所示。

半结晶塑料呈规律性分布的分子结构类似于弹簧，非常容易吸收高频的超声波振动能量，使得能量很难从焊头传导到焊接界面，必须有足够大的超声波能量才能使得半结晶塑料熔化。因此，相对于无定形塑料，半结晶塑料比较难焊接。我们生产的每一套超声波焊头加工和超声波模具加工，不管是标准产品还是根据客户要求定制的，都会经过反复的测试。为了使得半结晶塑料获得较高的焊接质量，往往需要考虑更多的因素，例如，较高的振幅、合适的焊接界面设计、焊头的接触、焊接的距离以及焊接夹具等。无定形塑料和半结晶塑料的超声波焊接难易程度如表2所示。

塑料焊接机器特点:

1.操作简单易学，应用范围广。

2.针对工件的内部、不规则形状的工件，焊接出密封强度高且精致工件，无耗材(如胶水、溶剂、粘合剂等) 。

3.焊接后可达到水密、气密和牢固度的要求。

4.采用人机界面配合PLC电脑控制系统，机器动作无误，操作方便安全。

5.速度快省人工，生产，可根据产品大小设计模具，一次性焊接多个产品。

6.数字式的PID温度控制，熔接温度更加稳定。

7.油压系统控制，相比气压控制，焊接更加牢固。

1. 耳垢防护器

一个有趣的应用是使用激光焊接Phonak耳垢防护器，整个耳垢防护器的大小只有几个毫米，需要将一个隔膜焊接到一个大约3毫米大小的垫圈上。隔膜对激光辐射是透明的，而垫圈则采用热塑材料制成，可以吸收激光辐射。

2. 分析仪器

塑料激光焊接在生物分析仪器中也有广泛应用。

塑料激光焊接加工过程中热影响范围小，因此也适用于热敏感的材料的焊接，比如表面有蛋白质涂层的生物芯片的焊接。

3. 微流控部件

生物分析仪器的例子是液体分析芯片，这种芯片含有微流道系统，用来采集及分析液体物质。通常流道只有几厘米长，可能有几十微米到几百微米宽，其宽高比都小于1。流道承受的压力通常有几帕。这些微流道通常由很薄的塑料片构成，其厚度可能从几毫米到20微米不等。1、超声波塑料焊接的特点：超声波焊接的用途非常的广，应用于不同的行业领域。要对如此精密的产品进行焊接，掩模焊接是的方法。采用掩模焊接后，只要使用比较低质量的二极管激光就可以完成焊接，从而节省大量***。另外，采用掩模焊接也可以大幅提高生产效率。

4. 配药系统

“给药系统”或***配料系统可帮助患者持续用药。其越来越小巧的结构更加便于携带。例如Rowe Pump 泵是一台纯物理驱动的泵，可设置不同的泵送剂量。而塑料件处于熔融状态的时候会比较软，这样就会使传导能力减弱，分子间的摩擦变弱，超声波的能量就很短的时间内就会停止。其组件必须承受高达 4 bar 的内部压力。由于直接用于患者，因此卫生方面要求极高，而且集成的微通道直径位于 gt;10 μm 区域，焊缝必须完全无颗粒。借助激光焊接技术可满足这些要求。

5. 球囊导管

球囊导管激光焊接是使用激光作为能量来源的红外线焊接，可以使用激光束直接射到吸收激光的塑料表面，使塑料熔化实现焊接。***的激光焊接技术可以实现球囊头端和管体的无缝连接，使球囊导管在弯曲而狭窄的病变血管中推进时畅通无阻，对血管的损伤降至，操作过程更加安全。很多服役中的高温管线或者试验中的高温管线的失效部位都集中在脱碳层。激光焊接技术的引进有利于进一步缩小球囊扩张导管外径。