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塑料薄膜超声波焊接机工作原理

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成都超声波焊接机过程短暂而复杂, 焊接区一般封闭, 使得对焊接过程的参数监测变得非常困难, 探索超声焊接的机理同样较为困难。可以换一种方法来进行, 用薄纸板来代替塑料薄膜进行焊接实验, 结果显示:随超声时间的增加两纸板间相接触的表面逐渐表现出明显的烧灼痕迹。

而纸板与工具头相接触的一侧和另一纸板与底座相接触的一侧并没有这些现象的发生( 见图5a) , 这说明只在两纸板接触面之间产生了大量的热, 这种热足以使纸板烧焦( 见图5b)。这时纸板间不存在其它形式的运动, 只有工具头传到纸板纤维的高频振动, 纸板间的纤维只能发生摩擦以产生大量的热, 这是超声焊接的主要原因。至于图6 中纸板间发生的粘连现象, 可能为纸板的分子获得高频振动带来高的动能, 以进行分子扩散的原因。那么塑料超声焊接中, 同样会在塑料薄膜相互接触的表面因振动而产生大量摩擦热, 另塑料的热传导率较低, 这都使该区域的塑料组织温度迅速升高超过玻璃化温度, 最终塑料组织熔化实现熔融连接。另外塑料摩擦生热后具有粘弹性, 当施加交变应力时, 引起分子间连续交替的受压和解压, 提高了分子间的势能, 这种能量也会以热能的形式表现出来使塑料组织熔化, 这与纸板焊接不一样。但这部分材料在工具头压力作用会被挤走, 材料摩擦生热继续进行, 可见摩擦生热是超声波

焊接的主要原因。因纸板不具有粘弹性, 这几个图都清楚地说明超声波封合主要是通过工件表面摩擦生热, 使温度升高而实现的。

结论

只对PP 薄膜材料焊接中超声超声时间进行了研究, 并没有在不同的振幅、工作压力、工作频率、保压时间以及功率之下进行全面探讨, 旨在更好揭示超声焊接的机理。通过研究得到, 在某种条件下, 不同厚度的PP 薄膜具有一个特定的最佳超声热合时间, 可使其热合强度最高, 超声时间或长或短, 热合强度都会减小;材料在超声振动的作用下, 表面部摩擦产生大量的热是实现焊接最主要的原因。塑料超声波焊接机理复杂, 焊接质量受众多因素影响, 如材料种类、工具头的状况以及超声波频率的稳定性等方面, 还需作进一步深入研究。