超声波焊接简介：
超声波焊接是热塑性材料和热塑性复合材料熔接的常用方法。该焊接方法通过在焊件上施加低振幅（10～250μm）高频率机械振动来完成焊接。焊件在作用力下经历周期变形，特别是在熔合面（焊接面）和表面粗糙处。通过分子间摩擦，这种周期能量在热塑性材料内部转变成热量。这个过程与重复前后弯曲金属丝可产生热量类似，或者类似于材料经受周期性载荷所产生的效果。所产生的热量足以使热塑性材料熔融并使焊件熔结，一般表面的热量最大（因为粗糙表面的应变大于本体应变）。通常焊件中有一部分人为制造的三角形凸台，以提高焊接坚固性（见图1）。这个凸台也称为能量控制器或集中器，它所经历的周期性应变最大，因此生热也最大。因此能量控制器受热熔融流动，从而使两部分焊件结合在一起。
图1
超声波焊接常用来焊接由于复杂或价格较高而不能整体成型的部件。由于焊接时间相对较短（仅几秒钟)，所以超声波焊接常用于批量生产。超声波焊接比较灵活，只要夹具设计允许，就可以焊接小尺寸产品。而且无定形或半结晶性热塑性聚合物都可以采用超声波焊接，某些情况下甚至可以焊接不同材料。
超声波焊接是工业上连接塑料最常用的方法之一。
超声波焊接的普遍应用没有什么特殊原因，其优点如下：
·速度快（一般焊接周期小于1s）
·容易自动控制
·投资相对较低
·可用于大多数热塑性材料
图2
超声波焊接通常有两种形式：近场焊接和远场焊接。目前工业上广泛使用的20kHz焊接系统中，将焊头／部件界面与焊接面之间距离小于6mm的称为近场焊接（见图2），距离大于6mm的称为远场焊接。在20kHz焊接系统中，根据聚合物不同'塑料部件中的波长为6~13cm。因此，在近场焊接中，焊接面的振幅与焊头表面的振幅接近，而远场焊接中焊接面的振幅与超声波在部件中的传播性质有关。
除了简单焊接塑料部件外，超声波还可以将金属螺纹件或其他材料部件插入热塑性部件中。当连接两个不同的不可焊接热塑性塑料部件，或连接热塑性塑料部件与另一种材料如金属部件时，常采用超声波铆接。超声波压型与超声波铆接类似，均是利用超声波能量使聚合物螺栓熔融和变形。超声波压型有多种用途，如使热塑性塑料管或棒端变形到设计形状，以便于和管焊点连接。超声波还可以用在许多其他应用中，包括加工、切削、熔合、脱气、固体或液体分离、非破坏性检测以及成像等。
