超声波焊接振幅与温度、焊接尺寸和焊接环境关系分析

超声波焊接振幅与温度、焊接尺寸和焊接环境关系的试验，试验使用设备：上荣超音波CRW-2014、CRW-1522。
通过实验现象，结合理论分析可知：当器件结构尺寸和焊接环境一定时，超声波焊接存在一临界振幅，当振幅小于该临界值时，在焊区最高温度到达Tg前温度场达到平衡，因此不管施加多长时间的超声波都不会出现剧烈的黏弹性产热过程，聚合物也不会发生熔融。进一步减小振幅，当振幅为14.4Um时，温度曲线显示，当焊接时间接近12s，温度才达到峰值，接着温度保持在该温度值附近直至超声过程结束。　

　　　　比较振幅15.0μm和14.4μm的温度曲线可以看出，振幅减小，平衡温度会随之减小，而达到平衡温度所需要的时间变长。

所以，这一过程中的平衡温度可以通过振幅的大小来进行有效调节和控制，而并不像大振幅时所出现的剧烈黏弹产热过程那样难以控制。对低振幅超声波这一特性的有效利用，将有可能实现聚合物器件的超声波非熔融连接。

  　 另外，在实验中发现，超声波加工过程中极易出现焊接不均匀和局部过热的现象，这在很多文献中都有所提及，也是超声波焊接的主要缺陷。

　　　　根据上面的理论和实验分析，这主要是因为：当焊区表面互相接触时，超声能量会在首先接触的区域集中而使局部温度升高，当该区域温度到达玻璃点转化温度后，由于黏弹热使温度进一步迅速升高产生熔融，在热传导作用下该局部区域附近材料的温度也会很快到达玻璃点转化温度而产生剧烈的黏弹热，这种恶性循环会使大部分超声能量集中在该区域，从而使该区域材料熔融，甚至过热分解，产生焊接不均匀的现象。而低振幅超声波能够使温度维持在玻璃点转化温度以下，对于这种焊接不均匀现象的改善具有重要意义。