一、塑料特性:

#超声波焊接#

塑料分为热固性塑料和热塑性塑料。

热固性塑料是塑料，但不可逆性。第一次加热时，它会融化和流动。加热到一定温度时，发生化学反应，交联固化形成固体。但这种变化是不可逆的。再加热加压时，热固性塑料不能再熔化。因此，超声波焊接不能焊接热固性塑料。热塑性塑料是可逆的。第一次加热形成固体时，其内部结构只有形态变化，可逆。重新加热加压后，可重新熔化和固化。超声波焊接可以焊接大部分热塑性塑料。热塑性塑料分为非晶塑料和半晶塑料。

由于两者的分子结构和排列不同，两者的超声波焊接性能也不同。

无定形塑料的分子结构是随机分布的，没有明确的熔点Tm，在较宽的温度范围内逐渐软化，熔化和流动，不是加热到一定的温度后从固体中融化固化。非晶塑料的这一特性非常容易传导超声波振动，能够在较大的压力和振幅范围内开展超声波焊接。半结晶塑料分子结构确定的熔点Tm规则地局部分布。在温度达到熔点之前，半晶塑料始终保持固态。当温度达到熔点时，整个分子链立即开始移动和凝固。图3-106显示了非晶体塑料和半晶体塑料熔化工艺的差异。

半结晶塑料具有类似于弹簧的规则分布的分子结构。吸收高频超声波振动能量非常容易，因此很难将能量从焊接头转移到焊接界面。必须有足够的超声须有足够的超声能量。因此，与无定形塑料相比，半结晶塑料更难焊接。为了获得半结晶塑料的更高焊接质量，通常需要考虑更多因素，例如更高的振幅，合适的焊接界面设计，焊头接触，焊接距离和焊接夹具。

二、其他因素:

超声波焊接还需要考虑其他因素。这些因素包括注射过程、吸水率、脱模剂、润滑剂、增塑剂、添加剂、阻燃剂、再生料、着色剂和塑料等级的影响。

(1)吸水率:

塑料吸水率是影响超声波焊接性能的重要因素。塑料中的水分过多，在超声波焊接过程中，当温度达到水的沸点时，塑料中的水分蒸发蒸发，焊接界面产生泡沫，降低超声波焊接强度，难以得到密封性能和高外观质量，水分过多也会延长焊接时间，焊接成本增加如图3-108所示。

注塑完毕后，应立即对吸水塑料构件开展超声波焊接。假如不可以立即接，应将其密封在装有干燥剂的聚乙烯袋中；未密封包装的吸收塑料部件应在焊接前干燥。

(2)脱模剂:

通常，将脱模剂直接喷入模腔中，减少塑料部件与模腔之间的摩擦力，帮助塑料部件脱离模腔。不幸的是，在超声波焊接过程中，脱模剂还会减少两个塑料零件在焊接界面上的表面摩擦。超声波焊接过程依靠表面摩擦产生热量。脱模剂会降低超声波焊接性能。此外，脱模剂中的化学物质也会影响所需的焊接强度。因此，对于需要超声波焊接的塑料零件，注射过程中必须避免使用脱模剂。如果必须使用脱模剂，则必须在焊接前清洁塑料零件，但只能清洁一些脱模剂。建议使用干燥脱模剂，这种脱模剂对超声波焊接性能的影响最小，焊接前不需要清洗。尽量不要使用硅、氟、硬脂酸锌和硬脂酸铝脱模剂。

(3)润滑剂:

将蜡、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸、脂肪酸等润滑剂添加到塑料中，改善流动性，提高注射性能。但是，在超声波焊接中，润滑剂会降低焊接界面的摩擦系数，从而影响塑料的超声波焊接性能。

（4）填料：

为了改善塑料的机械性能，将填料添加到塑料中。常用的填充剂是玻璃纤维、碳纤维、滑石粉和碳酸钙。玻璃纤维被添加到塑料中，以改善塑料的机械强度和尺寸稳定性。常见的矿物填充剂，如玻璃纤维和滑石粉，提高塑料的传导振动能力，提高高级塑料(特别是半结晶塑料)的超声波焊接性能。一般来说，玻璃纤维的10%20%显着提高塑料超声波焊接性能。但是，比例过大会带来其他问题。例如，如果填充剂的比例是30%，但在局部焊接接口中，实际比例可能超过30%，因此焊接接口中没有足够的塑料熔化以获得理想的焊接质量。填充材料的比例超过40%时，焊接接口不能焊接的材料可能比可焊接材料多，超声波焊接性能非常差。

(5)回复:

由于塑料的收集性，为了降低零件的材料成本，通常添加到塑料中。超声波焊接允许在塑料中添加回收材料，因为回收材料本身是相同的塑料，但回收材料的比例不能太大，回收材料不能分解或污染，焊接质量问题就会发生。为了确保焊接质量，建议返回的材料比例尽可能小。

(6)颜料:

除非颜料的比例过高，否则颜料对塑料超声波焊接性能的影响很小。与其他颜色相比，白色和黑色通常需要添加更多的颜料，这可能会导致一些焊接问题。同一塑料的不同颜色可能需要不同的焊接参数，通过调节机器可以获得这些参数。

(7)塑料等级:

塑料等级对塑料的超声波焊接性能有很大影响。同一塑料的不同等级可能有不同的熔点和不同的流动特性。