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超聲波塑料焊接是從超聲波金屬焊接發(fā)展起來(lái)的。50年代發(fā)現的超聲金屬焊接己廣泛用于集成電路引線(xiàn)焊接，近年來(lái)用于塑料一金屬復合管的焊接很有發(fā)展前途。由于工藝上的突出優(yōu)點(diǎn)，更為廣泛應用的是熱塑性塑料的焊接。焊接設備除傳統的切向和縱向振動(dòng)外，還發(fā)展了扭轉和多系統的復合振動(dòng)。焊接方式由層疊焊(搭接焊接)發(fā)展到端面對接焊，功率容量達50KW。我國于50年代開(kāi)始大功率超聲的研究。以研究超聲加工、清洗、焊接、粉碎和乳化等應用為先導，進(jìn)而研究磁致伸縮換能器，壓電換能器和簧片哨。60年代以后集中研究夾心式壓電換能器，用等效網(wǎng)絡(luò )建立一維理論。我國在變幅桿方面的研究處于世界前列。對于超聲焊接，50年代開(kāi)始進(jìn)行超聲金屬材料焊接應用研究，包括點(diǎn)焊，縫焊和集成電路引線(xiàn)焊接。近十年來(lái)主要生產(chǎn)超聲塑料焊接設備，己得到廣泛應用。
目前對超聲波塑料焊接的研究主要集中在對功率超聲、高分子材料、焊接機及其組件、焊接過(guò)程控制模式、焊接工藝參數、焊接過(guò)程中塑料分子運動(dòng)等方面。如國內的哈爾濱工業(yè)大學(xué)，針對超聲波焊接大批量生產(chǎn)中，由于焊接工藝參數波動(dòng)，接頭質(zhì)量的一致性差的問(wèn)題，提出了超聲能量模式控制技術(shù)，對保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性具有重要意義。因為目前的超聲波焊接機都采用時(shí)間控制模式，這種模式首先設定超一聲時(shí)間，超聲時(shí)間結束，無(wú)論焊接好壞均停止超聲，即以焊接時(shí)間作為質(zhì)量控制的關(guān)鍵參數。時(shí)間控制模式的焊接質(zhì)量很不穩定。實(shí)際上超聲波塑料焊接的質(zhì)量與輸入到焊接件中的能量有直接關(guān)系。如果對焊接過(guò)程輸入到焊接件中的能量直接控制，形成良好接頭的能量達到后停機，則可大大提高焊接質(zhì)量的穩定性。隨之，超聲波焊接過(guò)程的電參數測量和超聲波焊接機的控制技術(shù)就成為研究?jì)热�。哈爾濱工業(yè)大學(xué)還提出了焊接過(guò)程的變壓力控制技術(shù)，實(shí)現整個(gè)焊接過(guò)程中壓力的控制，在焊接熔化過(guò)程及保壓凝固的不同階段給出合適的焊接壓力，從而提高了接頭的組織性能和外觀(guān)質(zhì)量。在塑料超聲焊接機理方面建立了描述焊接過(guò)程的接頭熔化狀態(tài)的物理模型，為焊接過(guò)程的自適應控制奠定了基礎。
在超聲波塑料焊接的機理方面，哈爾濱工業(yè)大學(xué)也進(jìn)行了比較多的研究。從塑料分子的角度分析研究了焊接接頭的熔化狀態(tài)、熔化膜的厚度計算模型以及影響接頭超聲波塑料焊接機埋和工藝試驗研究質(zhì)量的因素。并對焊接聚乙烯塑料的溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬和檢測，為超聲波塑料焊接的機理做了大量的基礎工作。國內的上海交通大學(xué)進(jìn)行了塑料超聲波焊機聲學(xué)系統設計及質(zhì)量檢測方法研究，還有科研人員進(jìn)行了變幅桿振動(dòng)能量傳輸性能的研究，推動(dòng)了超聲波塑料焊接技術(shù)的發(fā)展。國外對超聲波塑料焊接主要集中在日本和美國。日本提出在超聲波塑料焊接中采用高頻振動(dòng)系統和扭轉振動(dòng)系統和雙頻振動(dòng)系統，這樣能夠提高焊接質(zhì)量;美國研究人員通過(guò)檢測散射在空氣的超聲波信息來(lái)判斷焊接質(zhì)量，通過(guò)觀(guān)察焊接過(guò)程中塑料分子的運動(dòng)來(lái)研究超聲波塑料焊接機理:還在超聲波焊接的控制方面進(jìn)行了不少的研究;美國和瑞士在超聲波焊接設備的技術(shù)上其它國家。
對超聲波塑料焊接應用方面的研究主要在醫藥、汽車(chē)、建筑和包裝行業(yè)。除了一般的兩塑料件的焊接外，還研究采用超聲波塑料焊接進(jìn)行鉚接、埋植、切割、成型、封口等。在塑料模具設計制造過(guò)程中使用焊接工藝更能體現出該工藝的優(yōu)越性，將大件的產(chǎn)品分成幾個(gè)零件，然后通過(guò)焊接工藝組合。這樣既簡(jiǎn)化了模具制造工藝，又降低了模具制造費用和周期，又利于高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)。還研究把超聲波塑料焊接應用在復合材料的焊接上。
在超聲波焊接工藝方面的研究，主要集中于塑料件焊口設計、焊頭設計及焊接工藝參數的研究。對于一般塑料零件的對接焊接，對接面要有一能量導向部分以使焊接質(zhì)量達到狀態(tài)，但對能量導向部分的機理和作用還不是很清楚。超聲波塑料焊接時(shí)，焊接質(zhì)量主要受到超聲時(shí)間、超聲壓力、保持壓力時(shí)間的影響，同時(shí)還受到環(huán)境溫度、振幅、材料、焊件形狀等因素的影響。因此要研究各種影響因素對焊接質(zhì)量的影響程度，以及提高焊接質(zhì)量所要采取的措施。這方面的研究主要由工廠(chǎng)和生產(chǎn)超聲波設備的公司進(jìn)行，如上海必能信超聲有限公司等。
