影響超聲波塑料焊接的因素
其(qi)最主要的因素包括聚(ju)合物結構，熔化溫度(du)、柔(rou)韌性（硬度(du)）、化學結構。
1、聚合物結構：
非結晶聚合物分子排列無序、有(you)明顯(xian)的(de)使(shi)材料(liao)逐步(bu)變軟、熔化 及至流動的(de)溫度（Tg玻璃化溫度）。這類樹脂通(tong)常(chang)能有(you)效傳輸超音速振(zhen)(zhen)動并在相(xiang)當廣泛的(de)壓力/振(zhen)(zhen)幅(fu)范圍(wei)內實現(xian)良(liang)好的(de)焊接。
半結晶(jing)型聚合(he)(he)物分子(zi)排(pai)列有序，有明(ming)顯的(de)(de)熔點(dian)（Tm熔化溫(wen)度(du)(du)）和再(zai)度(du)(du)凝(ning)固(gu)點(dian)。固(gu)態(tai)的(de)(de)結晶(jing)型聚合(he)(he)物是(shi)(shi)富有彈性的(de)(de)，能吸收(shou)部分高頻機械振(zhen)(zhen)動(dong)。所以此類(lei)聚合(he)(he)物是(shi)(shi)不(bu)易(yi)于將超聲波(bo)振(zhen)(zhen)動(dong)能量傳至(zhi)壓合(he)(he)面，幫要(yao)求(qiu)更(geng)高的(de)(de)振(zhen)(zhen)幅。需要(yao)很高的(de)(de)能量（高熔化熱(re)度(du)(du)）才能把(ba)半結晶(jing)型的(de)(de)結構打斷(duan)從而使(shi)材(cai)料(liao)從結晶(jing)狀態(tai)變為粘流狀態(tai)，這(zhe)也(ye)決定了這(zhe)類(lei)材(cai)料(liao)熔點(dian)的(de)(de)明(ming)顯性，熔化的(de)(de)材(cai)料(liao)一(yi)旦離開熱(re)源，溫(wen)度(du)(du)有所降低便會導致材(cai)料(liao)的(de)(de)迅速凝(ning)固(gu)。所以必(bi)須考慮這(zhe)類(lei)材(cai)料(liao)的(de)(de)特殊性（例如：高振(zhen)(zhen)幅、接合(he)(he)點(dian)的(de)(de)良好設計(ji)、與(yu)超音夾(jia)具(ju)的(de)(de)有效接觸、及優良的(de)(de)工作設備(bei)）才能取得超聲波(bo)焊接的(de)(de)成功。
2、熔化溫度
聚合物(wu)的熔點越(yue)高，其焊接所需的超音波能量越(yue)多.
3、硬度（彈力系數）
材料(liao)的硬(ying)度對其是(shi)否能有效(xiao)傳輸超(chao)音速(su)振動是(shi)很有影響的。總的說來，愈硬(ying)的材料(liao)其傳導力愈強。
4、 化學結構
超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)粘(zhan)(zhan)接(jie)(jie)是(shi)(shi)塑膠玩具業中使用得(de)非(fei)(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)的(de)一種緊固聯接(jie)(jie)的(de)方(fang)法，但并非(fei)(fei)所有(you)的(de)塑膠都可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)粘(zhan)(zhan)接(jie)(jie)的(de)。這跟塑膠的(de)性(xing)能(neng)有(you)關系，一般(ban)來講，非(fei)(fei)極(ji)性(xing)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(如PP， PE)是(shi)(shi)很難超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)的(de)，極(ji)性(xing)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)是(shi)(shi)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)的(de)，而(er)且極(ji)性(xing)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)之間也是(shi)(shi)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)的(de)，如PS與PMMA之間是(shi)(shi)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)(yi)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)的(de)，典(dian)型的(de)產(chan)品(pin)，如望遠鏡系列，望遠鏡的(de)鏡片(pian)是(shi)(shi)PMMA的(de)，而(er)鏡身(shen)可(ke)(ke)(ke)能(neng)是(shi)(shi)PS或者ABS，就(jiu)可(ke)(ke)(ke)直(zhi)接(jie)(jie)把(ba)PMMA鏡片(pian)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)粘(zhan)(zhan)接(jie)(jie)到(dao)PS或者ABS鏡身(shen)上，而(er)一般(ban)來說，玩具產(chan)品(pin)中的(de)硬膠使用得(de)最多(duo)的(de)就(jiu)是(shi)(shi)聚(ju)苯乙烯（PS）及其改(gai)良(liang)品(pin)種，所以(yi)(yi)(yi)(yi)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)粘(zhan)(zhan)接(jie)(jie)使用得(de)最多(duo)的(de)就(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：過(guo)滹器(qi)、減壓(ya)閥(fa)、油(you)霧器(qi)、換向器(qi)、節(jie)流(liu)閥(fa)、氣缸等。
工(gong)作時首(shou)先由(you)空(kong)壓(ya)機驅(qu)動(dong)(dong)(dong)沖程氣缸，以帶動(dong)(dong)(dong)超(chao)聲換能器振動(dong)(dong)(dong)系統上下移動(dong)(dong)(dong)，動(dong)(dong)(dong)力(li)氣壓(ya)在中小功率的超(chao)聲波焊(han)接中氣壓(ya)根據焊(han)接需要調(diao)定。
2、控制系統
控(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)由時間(jian)(jian)(jian)繼(ji)電(dian)器或(huo)集成電(dian)路(lu)時間(jian)(jian)(jian)定時器組成。主要功(gong)能(neng)是(shi)(shi)：一是(shi)(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)氣壓(ya)(ya)(ya)傳(chuan)(chuan)動系統(tong)工(gong)作(zuo)，使其焊(han)接(jie)時在(zai)定時控(kong)制(zhi)(zhi)下(xia)打開氣路(lu)閥門(men)，氣缸加壓(ya)(ya)(ya)使焊(han)頭下(xia)降(jiang)，以一定壓(ya)(ya)(ya)力(li)壓(ya)(ya)(ya)住被焊(han)物件(jian)，當焊(han)接(jie)完后(hou)保壓(ya)(ya)(ya)一段時間(jian)(jian)(jian)，然(ran)后(hou)控(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)將氣路(lu)閥門(men)換向，使焊(han)頭回(hui)升復位(wei)；二是(shi)(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)超(chao)聲波發(fa)生(sheng)(sheng)器工(gong)作(zuo)時間(jian)(jian)(jian)，本系統(tong)使整(zheng)個(ge)焊(han)接(jie)過(guo)程(cheng)實現(xian)自動化，操作(zuo)時只啟(qi)動按鈕產(chan)生(sheng)(sheng)一個(ge)觸(chu)發(fa)脈沖，便能(neng)自動地(di)完在(zai)本次(ci)焊(han)接(jie)全過(guo)程(cheng)。整(zheng)個(ge)控(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)的順序是(shi)(shi)：電(dian)源啟(qi)動一觸(chu)發(fa)控(kong)制(zhi)(zhi)信號，氣壓(ya)(ya)(ya)傳(chuan)(chuan)動系統(tong)，氣缸加壓(ya)(ya)(ya)焊(han)頭下(xia)降(jiang)并壓(ya)(ya)(ya)住焊(han)觸(chu)發(fa)超(chao)聲發(fa)生(sheng)(sheng)器工(gong)作(zuo)，發(fa)射(she)超(chao)聲并保持一定焊(han)接(jie)時間(jian)(jian)(jian)，去除(chu)超(chao)聲發(fa)射(she)，繼(ji)續(xu)保持一定壓(ya)(ya)(ya)力(li)時間(jian)(jian)(jian)，退壓(ya)(ya)(ya)，焊(han)頭回(hui)升，焊(han)接(jie)結(jie)束。
3、超聲波發生器
（1）功率(lv)(lv)較大的(de)超聲波塑料(liao)焊(han)接(jie)機，發(fa)生器(qi)信號采用(yong)鎖相(xiang)式頻(pin)率(lv)(lv)自動跟蹤電(dian)路，使發(fa)生器(qi)輸出的(de)頻(pin)率(lv)(lv)基(ji)本(ben)上與(yu)換能器(qi)諧振頻(pin)率(lv)(lv)一致(zhi)。
（2）功(gong)率(lv)在500W以上的超聲波塑料焊接機所用發生器采用自激式功(gong)率(lv)振蕩器，也具有一定的頻率(lv)跟蹤能力。
4、超聲波塑料焊接機(ji)使用的聲學(xue)系統(tong)
（1）換能器
超聲(sheng)波(bo)塑(su)料(liao)焊(han)接機用(yong)的聲(sheng)學系統包(bao)括三個(ge)部(bu)分(fen)(fen)(fen)：1驅動部(bu)分(fen)(fen)(fen)2固定(ding)部(bu)分(fen)(fen)(fen)3工作部(bu)分(fen)(fen)(fen)。在(zai)以上三個(ge)組成(cheng)(cheng)部(bu)分(fen)(fen)(fen)中，驅動是核心，一(yi)般采用(yong)螺栓夾緊的縱(zong)向(xiang)(xiang)振(zhen)(zhen)動換能(neng)器(qi)，其中半(ban)波(bo)長(chang)(chang)縱(zong)向(xiang)(xiang)振(zhen)(zhen)子(zi)與四分(fen)(fen)(fen)之(zhi)(zhi)一(yi)的波(bo)長(chang)(chang)縱(zong)向(xiang)(xiang)振(zhen)(zhen)子(zi)，半(ban)波(bo)長(chang)(chang)縱(zong)向(xiang)(xiang)振(zhen)(zhen)與半(ban)波(bo)長(chang)(chang)聚(ju)能(neng)器(qi)相(xiang)連接組成(cheng)(cheng)一(yi)個(ge)全(quan)波(bo)長(chang)(chang)塑(su)料(liao)焊(han)接換能(neng)器(qi)，而四分(fen)(fen)(fen)之(zhi)(zhi)一(yi)波(bo)長(chang)(chang)縱(zong)向(xiang)(xiang)振(zhen)(zhen)子(zi)與四分(fen)(fen)(fen)之(zhi)(zhi)一(yi)波(bo)長(chang)(chang)聚(ju)能(neng)器(qi)相(xiang)連，組成(cheng)(cheng)一(yi)個(ge)半(ban)波(bo)長(chang)(chang)換能(neng)器(qi)。
（2）工具頭
對(dui)不同(tong)的(de)焊(han)接(jie)對(dui)象需要(yao)有(you)不同(tong)工(gong)具(ju)頭(tou)，不管是近場(chang)焊(han)接(jie)還是傳(chuan)輸(shu)焊(han)接(jie)，只有(you)半波長的(de)工(gong)具(ju)頭(tou)才能使焊(han)接(jie)端面達到最(zui)大(da)的(de)振幅。工(gong)具(ju)頭(tou)，有(you)帶(dai)振幅放大(da)的(de)和不帶(dai)振幅放大(da)的(de)兩種，塑(su)料(liao)(liao)(liao)焊(han)接(jie)機(ji)用(yong)聲學系統工(gong)具(ju)頭(tou)，所用(yong)材料(liao)(liao)(liao)通常為(wei)鋁合(he)金(jin)，其端面鍍硬質合(he)金(jin)，功率較(jiao)大(da)時(shi)也(ye)有(you)用(yong)鈦合(he)金(jin)材料(liao)(liao)(liao)制成的(de)，該材料(liao)(liao)(liao)疲勞(lao)強(qiang)度比鋁合(he)金(jin)高一倍多。
