超声波穿刺焊接是一种特殊的超声波塑料焊接工艺,特点是使用带尖角或锋利边缘的焊头,在超声波作用下直接刺穿上层(或多层)材料,并在下层材料的支撑面上完成焊接。
其过程可以概括为:“刺穿 - 熔化 - 填充 - 成型”。
超声波穿刺焊接机工作原理
1. 准备:将需要焊接的部件(通常是两层或更多层塑料件/薄膜)叠放好,固定在下模(砧板)上。
2. 穿刺:带有特定几何形状(通常是三角形截面)的焊头在压力下接触上层材料,超声波高频振动(通常为15kHz, 20kHz, 30kHz或40kHz)产生的能量集中在模具顶端,使接触点的材料迅速熔融。
3. 刺入与熔合:焊头继续向下运动,刺穿上层材料。被刺穿后熔化的塑料与下层材料的表面接触,超声波振动使接触界面产生摩擦热,下层材料表面也熔融。
4. 填充与成型:焊头继续下行至预设深度,此时熔融的塑料被挤压填充到焊头顶端形状的型腔中。
5. 冷却与固化:超声波能量停止,压力保持短暂时间,熔融塑料在压力下冷却固化,形成与焊头顶端形状一致的、内外两面均有,机械铆合与分子熔合的焊接点。
超声波穿刺焊接机主要特点
· 无需预处理:不像传统超声波焊接需要匹配的焊接筋设计,可以用于没有专门设计焊接结构的平面部件。
· 无附加材料:不需要胶水、螺丝或铆钉。
· 适用于多种材料组合:尤其擅长焊接不同种类的塑料(如ABS与PC,PA与PP),甚至是塑料与纺织品、无纺布、薄膜或薄金属箔的复合材料。
· 密封性好:形成的焊接点具有良好的气密性和水密性。
· 效率高节能:焊接周期短,通常在0.2 - 1.5秒之间。
· 外观可见:焊点会留下明显的穿刺痕迹(凸起或凹坑),这既是特点也是设计时需要考虑的因素。