超声焊接效果与材料的弹性模量、摩擦系数、导热系数及密度、比热容量、熔点等成反比。
超声焊接效果主要取决于材料的熔点和表面摩擦系数。在超声焊接过程中,这些参数随材料和温度的不同而变化,其变化会影响到焊接区域的温度、应力及变形,从而影响超声焊接质量。
但由于超声焊接时间较短,实验中难以控制参数的变化,国内外学者采用数值模拟的方法解决了这个问题。通过有限元法,刘川分析了超声波超声焊接过程中PVC(PVC)物理参数的影响,得出了超声焊接区温度与试样厚度成正比。
焊料改性效应。
超声焊接材料的改性对超声焊接质量有影响,纤维等填料的加入可提高聚合物材料的硬度,有利于超声传递,在合适的工艺条件下,加入填料可提高超声焊接接头强度。
物质表面粗糙度的影响
增大材料的表面粗糙度,可降低声阻抗,提高材料的表面能流密度,从而提高超声焊接质量。在聚丙烯薄膜表面滚压成型后,可以获得较好的超声焊接质量,其焊接接头强度几乎是PP薄膜表面光滑焊接接头的两倍。
物料叠合宽度的影响
超声波焊接接头强度随材料搭接宽度的增加而降低。由于超声波焊接接头边缘应力集中随搭接宽度的增大而增大,边缘微裂纹增多,接头强度下降。用层法和浸渍法制备玻璃纤维聚丙烯,超声焊接接头强度均随焊缝宽度的增大而减小。
焊面与焊头之间距离。
在材料与焊头之间的距离为半波长值时,超声焊接接头的强度最大。
超声在塑料中的传递以纵向波为主,最大纵向波峰值通常出现在半波长,当距离接近半波长时,向超声波焊接界面传递的热能最大,可以获得良好的超声波焊接接头。
HS1000(芳基磷酸盐和粘土改性的聚苯醚,半波长为3.86cm)不同厚度的焊接用超声,结果表明,在低于临界厚度3.86cm的情况下,超声焊接接头的强度和延伸率随着厚度的增加而增加,在高于临界厚度的情况下,超声焊接接头强度急剧下降。