详解塑料件焊接技术——超声波焊接
随着工业生产的迅速发展，塑料以其重量轻、比强度高、耐腐蚀、易加工等优点广泛用于国民经济和人民生活的各个领域。但是，由于加工工艺等方面的原因，很多结构复杂的产品不能一次加工成型，需要把多个零部件无缝连接到一起，大体有两种方法：粘接和焊接。一般来将，粘接工艺生产效率低并且胶粘剂都有一定的毒性，容易引起环境污染和危害生产人员健康的不良后果。所以，塑料焊接工艺得到了越来越广泛的应用。
超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60Hz的电频转变成20KHz或40KHz的电能高频电能，供应给转换器。转换器将电能转换成用于超声波的机械振动能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波焊接机的焊头。焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置。 振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使塑胶熔化，振动会在熔融状态物质到达其介面时停止，短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键，整个周期通常是不到一秒种便完成，但是其焊接强度却接近是一块连着的材料！
超声波焊接质量参数在实际生产过程中，并不是所有的塑料材料都可以进行焊接，能够被激光焊接的塑料均属于热塑性塑料，只有分子结构相同或相近的热塑性塑料才能进行焊接，在焊接面上是分子间的化学结合，所以母体材料越相近，焊接效果越好。下图是一些常见塑料焊接相容性的比较。我们还需要考虑到影响焊接质量的因素才能得到较好的焊接效果。在进行焊接时，压力、时间、吸热量（熔融量）是确保焊接质量的三要素。
1.压力
对焊接表面施加适当的压力，焊接材料将由弹性向塑性过渡，还可以促进了分子相互扩散并挤去焊缝中的残余空气，从而增加焊接面密封性能。
2.时间
要有适当的热熔时间和足够的冷却时间。当热功率一定时，时间不够会出现虚焊，时间过长会造成焊件变形，熔渣溢出，有时还会在非焊接部位出现热斑（变色）。必须保证焊接面吸收足够的热量达到充分熔融的状态，才能保证分子间充分扩散融合，同时必须保证足够的冷却时间使焊缝达到足够的强度。
3.熔融量
热熔时间和热功率协调调整才会的到最恰当的熔融量，保证足够的分子间融合，消除虚焊的现象。除了焊接设备和操作人员技能水平外，来之于塑料内部或外部的各种因素，对焊接质量有一定的影，应当引起重视。
塑料的吸湿性
如果焊接潮湿的塑料制品，内含的水分会在受热后化为蒸汽跑出而在焊面上出现气泡，使焊接面密封性能减弱。吸湿较为严重的材料有PA、ABS、PMMA等。用这些材料做的制品，焊前必须进行干燥处理。
塑料中的填充物
如玻璃纤维、滑石粉、云母等，它们改变了材料的物理特性。塑料中填充料的含量同塑料的可焊性和焊接质量有很大的关系。填充物含量低于20%的的塑料可以正常进行焊接，不需要进行特殊的处理。填充物含量超过30%时，由于表面塑料比例不足，分子间融合的不够，会降低密封性。
焊接面的清洁焊接表面必须清洁没有杂质，才能保证足够的焊接强度和气密性。
在选取正确的可焊接的材料和排除了影响焊接效果的不利因素外，还要根据材料种类和制品形状、成本的的高低采取适当的焊接方法。按所采用的加热软化方式的不同，塑料焊接方法可分为通过外加热源软化、通过机械运动方式软化、种和通过电磁作用软化几种。
超声波焊接塑料特点超声波塑料焊接机是超声波塑料焊接要设备在塑料焊接领域研发设计的焊接设备，业内简称为超声波塑焊机。超声波焊接设备是熔接熟塑性塑料制品的高科技技术，各种熟塑性胶件均可使用超声波熔接处理，在焊接塑料制品时，既不要添加任何粘接剂、填料或溶剂，也不消耗大量热源，具有操作简便、焊接速度快、焊接强度高、生产效率高等优点。因此，超声波焊接技术越来越广泛地获得应用。
超声波焊接机焊接优点：
1：焊接速度快，焊接强度高、密封性好；
2：取代传统的焊接/粘接工艺，成本低廉，清洁无污染且不会损伤工件；
3：焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。
4：焊接过程稳定，所有焊接参数均可通过软件系统进行跟踪监控，一旦发现故障很容易进行排除和维护。
超声波塑料焊接方式1、 焊接:指的是广义的将两个热塑性塑料产品熔接的过程。当超音停止振动时， 固体材料熔化，完成焊接。其接合点强度接近一整块的连生材料，只要产品的接合面设计得匹配，完全密封是绝对没有什么问题的。
2、碟合:熔化机械锁形成一个材质不同的塑料螺栓的过程。
3、嵌入:将一个金属无件嵌入塑料产品的预留孔内。具有强度高，成型周期短安装快速的优点，类似于模具设计中件。
4、弯曲/生成:超声波将配件的一部分熔化再组成一个塑料的突起部位或塑料管或其它挤出配件。这种方式的优势在于处理的快速，较小的内压，良好的外观及对材料本性的克服。
5、点焊:点焊是对没有预留也或能源控制的两个热塑塑料组件的局部焊接。点焊也能产生一个强有力的粘合构造，尤其适合一些大型配件、有突起的塑料片或浇注的热塑塑料以及那些结构复杂、难以进入接合面的产品。
6、剪切:切和封口一些有序与无序的热塑材料的超音波工艺。用这种方法密封的边缘不开裂，且没有毛边、卷边现象。
7、切封:纺织品品及一些胶片的密封也可用到超音波。它可对胶片实行紧压合，还可对纺织品进行整洁的局部剪切与密封。缝合的同时也起到了装饰的作用。
超声波焊接注塑件的变化和缺陷1、注塑过程中存在波动，例如注塑时间短/注塑量不足、翘曲、部分收缩和模穴的差异。
注塑时间短/注塑量不足时，塑料未能完全填充模腔。在这种情况下，存在焊接表面不完整的风险，可能导致焊接强度降低、密封性不足。注塑时间短还可能导致材料中含有空隙，空隙处容易产生裂纹导致产品失效。
零件翘曲和收缩，会直接影响产品焊缝尺寸和形状。如果翘曲较小，可以通过压紧产品，使得上下零件的焊缝处充分相互接触，有助于使焊接表面正常化。但是如果翘曲太大，则需要熔化更多的材料以达到一圈焊缝全部熔化。这将导致零件上各段焊缝的焊接强度差异，以及外观问题。
不同模穴的差异和磨损。如果焊接结果不稳定，仅发生在一个模具中生产的零件上，那么可能模具已经磨损。外形尺寸约80mmX80mm的零件，不同模穴生产的零件尺寸差异也可能会在0.2mm左右。通常顾客方面，对零件尺寸质量管控较弱。
2、治具的缺陷
治具的损耗。对于超声波塑料焊接，焊头磨损会导致焊接性能差异。对于热板、热铆等接触式的塑料焊接。材料残留物会积聚在热板上并导致焊接性能差异。由于熔化的材料粘附到热板上，残留物可能随着时间的推移而累积。通常，当加热板在高温下运行并涂有高温不粘涂层时，残留物会迅速燃烧，不会造成任何问题。但是，在较低温度的应用中，这种残留物堆积可能会使降解的材料进入焊缝，并阻碍零件和热板之间的直接接触和热传递。
支撑和定位。检查下夹具对零件是否存在无支撑，或者支撑不良部分，并确保上下治具的相对水平和对中。支撑和定位对于实现高强度焊接和精确装配至关重要。不均匀的焊接强度、虚焊、泄露，通常是由于焊缝以下的支撑不足导致。因此，不管是超声波、热板、振动、红外、热气和激光塑料焊接工艺，都需要反复确认所有焊缝下方都有强支撑。
有时因为零件特征，焊筋下方需要留有间隙，该间隙尺寸应小于3mm。间隙较大时，需要试验验证。该间隙不应对焊缝产生重大影响。
通过检查和评估以上潜在问题，可以帮助你识别可能导致焊接性能差异的原因。
通过外加热源方式软化的焊接技术有以下几种：1、热板焊接
可能是最简单的塑料焊接技术，但这种方式特别适合于需要大面积焊接面的大型塑料件的焊接，一般是用平面电热板将需焊接的两平面熔融软化后迅速移去电热板合并两平面并加力至冷却。这种方法焊接装置简单，焊接强度高，制品、焊接部的形状设计相对来说比较容易。
但由热板产生的热量使制品软化，周期较长；熔融的树脂会粘附到电热板上且不易清理（电热板表面涂F4可减轻这种现象），时间长了形成杂质影响粘接强度；需严格控制压力和时间保证适当的熔融量；当不同种类的树脂或金属与树脂相接合时，会出现强度不足的现象。
2、热风焊接
当热风气流直接吹向接缝区时，导致接缝区和与母材同材质的填充焊丝熔化。通过填充材料与被焊塑料熔化在一起而形成焊缝。这种焊接方法焊接设备轻巧容易携带，但对操作者的焊接技能要求比较高。
3、热棒和脉冲焊接
这两项技术主要用在连接厚度较小的塑料薄膜的焊接。并且这两种方法相似，都是将两片薄膜紧压在一起，利用热棒或镍铬丝产生的瞬间热量完成焊接。
按运动轨道可分为直线型和旋转型
直线型可用于直线焊缝的焊接和平面焊接的焊接，旋转型可用于圆形焊缝的焊接。在利用压力下的两部分在摩擦过程中产生的摩擦热量使接触部分的塑料熔融软化，对正固定直到凝结牢固。
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