影響超聲波塑料焊接的因素
其最(zui)主要的因素包括聚(ju)合物結(jie)構(gou)，熔化(hua)溫度、柔韌性（硬度）、化(hua)學(xue)結(jie)構(gou)。
1、聚合物結構：
非結晶聚(ju)合物分(fen)子排列無序、有(you)明顯的(de)使材料逐步變軟(ruan)、熔(rong)化 及至(zhi)流動的(de)溫度(du)（Tg玻璃化溫度(du)）。這類(lei)樹脂通(tong)常能有(you)效傳輸超音速振動并在(zai)相(xiang)當廣(guang)泛的(de)壓力/振幅(fu)范(fan)圍內實(shi)現良好的(de)焊接。
半(ban)結(jie)(jie)晶型聚(ju)合(he)物分(fen)子(zi)排列有序，有明(ming)顯(xian)的(de)(de)熔(rong)點(dian)(dian)(dian)（Tm熔(rong)化溫(wen)度）和再(zai)度凝固點(dian)(dian)(dian)。固態的(de)(de)結(jie)(jie)晶型聚(ju)合(he)物是富有彈(dan)性(xing)的(de)(de)，能吸(xi)收部分(fen)高(gao)頻機械振動。所(suo)以(yi)此類(lei)聚(ju)合(he)物是不(bu)易于將超聲(sheng)波振動能量傳至壓(ya)合(he)面，幫要求(qiu)更高(gao)的(de)(de)振幅(fu)。需要很高(gao)的(de)(de)能量（高(gao)熔(rong)化熱(re)度）才能把(ba)半(ban)結(jie)(jie)晶型的(de)(de)結(jie)(jie)構打斷從而使材(cai)料從結(jie)(jie)晶狀(zhuang)態變為粘流狀(zhuang)態，這也(ye)決(jue)定了(le)這類(lei)材(cai)料熔(rong)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)明(ming)顯(xian)性(xing)，熔(rong)化的(de)(de)材(cai)料一旦離開熱(re)源，溫(wen)度有所(suo)降低便會(hui)導致(zhi)材(cai)料的(de)(de)迅(xun)速凝固。所(suo)以(yi)必(bi)須考(kao)慮這類(lei)材(cai)料的(de)(de)特殊(shu)性(xing)（例如：高(gao)振幅(fu)、接(jie)合(he)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)良好設計、與(yu)超音(yin)夾具的(de)(de)有效接(jie)觸、及優良的(de)(de)工作設備）才能取得超聲(sheng)波焊接(jie)的(de)(de)成(cheng)功(gong)。
2、熔化溫度
聚(ju)合物(wu)的熔點(dian)越(yue)高，其焊接所需的超(chao)音波能(neng)量越(yue)多.
3、硬(ying)度（彈力系數）
材料的硬度對其是否能有效傳(chuan)輸超音速(su)振動是很有影響的。總(zong)的說來(lai)，愈硬的材料其傳(chuan)導(dao)力愈強。
4、 化學結構
超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)粘接(jie)(jie)是(shi)(shi)塑(su)膠玩具(ju)業中使用(yong)得(de)(de)非常廣泛(fan)的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)緊(jin)固聯接(jie)(jie)的(de)(de)(de)方法，但(dan)并非所(suo)(suo)有的(de)(de)(de)塑(su)膠都可以(yi)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)粘接(jie)(jie)的(de)(de)(de)。這跟塑(su)膠的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)有關系，一(yi)般來(lai)講，非極性(xing)(xing)化合物(如(ru)PP， PE)是(shi)(shi)很難超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)，極性(xing)(xing)化合物是(shi)(shi)可以(yi)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)，而且極性(xing)(xing)化合物之間也是(shi)(shi)可以(yi)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)，如(ru)PS與PMMA之間是(shi)(shi)可以(yi)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)，典型(xing)的(de)(de)(de)產(chan)品(pin)，如(ru)望遠鏡(jing)系列(lie)，望遠鏡(jing)的(de)(de)(de)鏡(jing)片(pian)是(shi)(shi)PMMA的(de)(de)(de)，而鏡(jing)身可能(neng)(neng)是(shi)(shi)PS或者ABS，就(jiu)(jiu)可直接(jie)(jie)把PMMA鏡(jing)片(pian)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)粘接(jie)(jie)到PS或者ABS鏡(jing)身上，而一(yi)般來(lai)說，玩具(ju)產(chan)品(pin)中的(de)(de)(de)硬膠使用(yong)得(de)(de)最(zui)多(duo)的(de)(de)(de)就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)聚苯(ben)乙(yi)烯(xi)（PS）及(ji)其改良(liang)品(pin)種(zhong)(zhong)，所(suo)(suo)以(yi)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)粘接(jie)(jie)使用(yong)得(de)(de)最(zui)多(duo)的(de)(de)(de)就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)PS。
設備配置
超聲波塑料焊接設備由氣壓傳動系統、控制系統、超聲波發生器、換能器及工具頭和機械裝置等組成。
1、氣動傳動系統
包括有(you)：過滹器、減壓閥、油霧器、換(huan)向(xiang)器、節流閥、氣缸等。
工作時首先由空(kong)壓機驅動(dong)沖(chong)程氣(qi)缸，以帶(dai)動(dong)超聲換(huan)能(neng)器振動(dong)系(xi)統上下移動(dong)，動(dong)力氣(qi)壓在中小功率的超聲波焊接中氣(qi)壓根據焊接需要(yao)調定(ding)。
2、控制系統
控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統由時(shi)間(jian)繼電器或(huo)集(ji)成電路時(shi)間(jian)定(ding)時(shi)器組成。主(zhu)要功能是(shi)(shi)：一(yi)(yi)是(shi)(shi)控(kong)(kong)制(zhi)氣(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)傳(chuan)(chuan)動(dong)系(xi)統工作(zuo)，使(shi)(shi)其焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)在定(ding)時(shi)控(kong)(kong)制(zhi)下打開氣(qi)路閥門，氣(qi)缸(gang)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)使(shi)(shi)焊(han)(han)(han)頭(tou)(tou)下降，以一(yi)(yi)定(ding)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)住(zhu)被焊(han)(han)(han)物件(jian)，當焊(han)(han)(han)接(jie)完后保(bao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)一(yi)(yi)段時(shi)間(jian)，然后控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統將氣(qi)路閥門換向，使(shi)(shi)焊(han)(han)(han)頭(tou)(tou)回升(sheng)復位；二(er)是(shi)(shi)控(kong)(kong)制(zhi)超(chao)(chao)聲(sheng)波發(fa)生(sheng)器工作(zuo)時(shi)間(jian)，本系(xi)統使(shi)(shi)整(zheng)個焊(han)(han)(han)接(jie)過程(cheng)實現自動(dong)化，操作(zuo)時(shi)只啟動(dong)按鈕產生(sheng)一(yi)(yi)個觸(chu)發(fa)脈沖，便(bian)能自動(dong)地(di)完在本次焊(han)(han)(han)接(jie)全過程(cheng)。整(zheng)個控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統的順(shun)序是(shi)(shi)：電源啟動(dong)一(yi)(yi)觸(chu)發(fa)控(kong)(kong)制(zhi)信號(hao)，氣(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)傳(chuan)(chuan)動(dong)系(xi)統，氣(qi)缸(gang)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)焊(han)(han)(han)頭(tou)(tou)下降并(bing)(bing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)住(zhu)焊(han)(han)(han)觸(chu)發(fa)超(chao)(chao)聲(sheng)發(fa)生(sheng)器工作(zuo)，發(fa)射超(chao)(chao)聲(sheng)并(bing)(bing)保(bao)持一(yi)(yi)定(ding)焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)間(jian)，去除超(chao)(chao)聲(sheng)發(fa)射，繼續保(bao)持一(yi)(yi)定(ding)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力時(shi)間(jian)，退壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)，焊(han)(han)(han)頭(tou)(tou)回升(sheng)，焊(han)(han)(han)接(jie)結束。
3、超聲波發生器
（1）功率較大的超聲波(bo)塑料焊接機，發生器信號采用鎖相式(shi)頻率自動跟蹤(zong)電(dian)路，使發生器輸(shu)出的頻率基本上與換能(neng)器諧(xie)振頻率一致。
（2）功率在500W以上的超(chao)聲波塑料焊接機(ji)所用(yong)發生器采用(yong)自激式功率振蕩器，也具有一定的頻(pin)率跟蹤能力。
4、超聲(sheng)波塑料(liao)焊接機使用(yong)的聲(sheng)學系統
（1）換能器
超聲波(bo)(bo)塑料焊接(jie)機用的聲學(xue)系統包括(kuo)三個部(bu)(bu)分(fen)：1驅(qu)動(dong)(dong)部(bu)(bu)分(fen)2固定部(bu)(bu)分(fen)3工作部(bu)(bu)分(fen)。在以上(shang)三個組成部(bu)(bu)分(fen)中，驅(qu)動(dong)(dong)是核心，一般采用螺栓(shuan)夾緊的縱(zong)(zong)向振動(dong)(dong)換(huan)能器(qi)，其中半波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)縱(zong)(zong)向振子(zi)與(yu)(yu)四(si)(si)分(fen)之一的波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)縱(zong)(zong)向振子(zi)，半波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)縱(zong)(zong)向振與(yu)(yu)半波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)聚能器(qi)相連(lian)(lian)接(jie)組成一個全波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)塑料焊接(jie)換(huan)能器(qi)，而四(si)(si)分(fen)之一波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)縱(zong)(zong)向振子(zi)與(yu)(yu)四(si)(si)分(fen)之一波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)聚能器(qi)相連(lian)(lian)，組成一個半波(bo)(bo)長(chang)(chang)(chang)換(huan)能器(qi)。
（2）工具頭
對(dui)不同的(de)焊接(jie)對(dui)象需要有不同工(gong)具(ju)頭(tou)，不管是(shi)近場焊接(jie)還是(shi)傳輸焊接(jie)，只有半波長的(de)工(gong)具(ju)頭(tou)才(cai)能(neng)使焊接(jie)端面(mian)達到最(zui)大的(de)振(zhen)幅。工(gong)具(ju)頭(tou)，有帶振(zhen)幅放大的(de)和不帶振(zhen)幅放大的(de)兩(liang)種(zhong)，塑料焊接(jie)機用聲學(xue)系統工(gong)具(ju)頭(tou)，所用材(cai)料通常為鋁合(he)金(jin)，其(qi)端面(mian)鍍硬(ying)質合(he)金(jin)，功率較大時也(ye)有用鈦合(he)金(jin)材(cai)料制成的(de)，該材(cai)料疲(pi)勞強(qiang)度比鋁合(he)金(jin)高一倍多。
