超声波焊接线设计焊接原理

超声波塑料焊接原理，是利用焊接面接触解离的冲撞效果所致的发热，或利用施加于焊接面的交变正弦应力压缩所致的发热。此两种理论目前尚无明确的结论。也可能是此两种发热效果同时发生。无论如何，总是此种发热作用，使焊接面熔融而结合，所以塑料的超声波焊接有时称为超声波熔着或超声波接合。
超声波能量的吸收因塑料材质而异，并非超声波振动全体，而是局部发生选择性发热，例如，在硬塑料间夹吸收良好的硬质塑料或接着剂，可使硬塑料不大发热即可焊接。传达焊接时，超声波在塑料中传达到达接合面，在此引起发热而焊接，在较硬塑料时，超声波较易传播。
塑料超声波焊接原理示意图
2.超声波塑料焊接的特色
1.可经由水或油等异物焊接于焊接面
2.相对于其它焊接技术，超声波可焊接所有热可塑性塑料
3.焊接时间极短
4.作业简单清洁，无污染环保问题
5.可达强固美观焊接
超声波焊接线结构设计
超声波焊接时并不要求全体振动发热，而是希望能选择得性的在焊接部位发热，超声波焊接时，超声波在塑料中传达到设有导能角〈Energy Director〉的接合面，在此处发热而焊接。超声波所发出的能量可以极快速的传导振动，但达到上盖与下盖的熔合状况是不可能的，因为面与面的摩擦虽然可以藉由急速摩擦振动产生热能，却无法达到破坏端面材料分子结构进行熔合，主因在于导能点的设计与焊接参数的设定；没有开设导能点，来以点破坏面的材质分子结构，便无法焊接。因此超声波塑料焊接的接面机构设计，影响焊接的难易、焊接部外观、加工精度、焊接强度及水、气密性等。
超声波导能点和接面设计需考虑的因素
1.必需为一缩小的接触面，以利超声波能量之集中传输，以达到不伤及表面且能快速焊接的效果。
2.固定部份之被熔物，需有足够的支撑面，以便另一部份的自由振动来达到音波传导摩擦生热而熔接的效果。
3.要预留足够的空间，让熔融的材料流滞以防熔料外溢，而破坏产品美观。
4.需水密和气密的组件焊接，必需先考虑塑料材质，并给予特殊的接面设计。
5.焊头（HORN）与加工物之接触面（压着面）需有适当的平面以免伤及表面。
6.导能点上方应有适当的压着面，以利HORN直接压着传输超声波。
7.两焊接物之接面不得设计过于紧密，而需是一吻合松弛的接面，否则是会影响焊接效果。
超声波焊接结构设计
1.一般型
2.阶梯型
3.剪力型
4.沟槽型
5.混合型
6.特殊型
阶梯型超声波焊接线设计
解决不易焊接的塑料材质─剪力型接面设计
半结晶性塑料材质的分子结构在固态时呈弹簧狀，其内部会吸收一部分的高频机械振动能量，这使超声波能量难以传导至焊接面，因此这類塑料的焊接通常需要高振幅。熔点范围狭小的结果是必须利用高功率的超声波(高熔解热)以破坏结晶结构，使材料流动。一旦熔化的材料流出加热区域后，只要温度些微下降即快速固化。因为这种特性, 以期达到满意的焊接效果，所以需要采用特殊的导能点接面设计。