焊接精密度0.01mm

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超声波塑焊产热机理

来源: | 发布日期:2022-06-09

   超声波塑焊的产热机理是:产热主要包括材料内部分子链相互摩擦所引起的黏弹产热以及界面摩擦引起的摩擦产热。在 01中,ω为振动角频率,02,其中13为超声波振动频率,为待焊接材料体系内的应变幅值,14为待焊接材料体系内的应变幅值,为材料的损失模量。在超声波塑料焊接中,由于高分子材料的黏弹性,使得被焊工件不能时刻跟随焊头的超声振动,从而导致焊头与上工件表面存在周期性的接触与分离,产生 “锤击效应”,当焊头与工件分离,超声振动能量无法进入待焊材料体系。“锤击系数”定义为:

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在公式中,05为锤击系数,06为振幅传递比,等于上工件的振幅07与焊头振幅15的比值,该值在 0~1之间变化。可以写成公式:


09


一些研究指出锤击系数随着焊接的进行会逐渐变大,即“锤击效应”逐渐减小。

界面摩擦产热是另外一种产热机制,在超声振动激励下,上下工件的振动存在相位差,这种相位差导致上下工件之间发生微量滑动,这种相对滑动将引发摩擦产热。在早期的超声波塑焊中,一般会在工件之间加工导能筋。此时导能筋与工件之间的接触面积小,可以忽略界面摩擦产热的作用,但是传统的导能筋不适合纤维增强复合材料。摩擦产热的公式为:

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在公式中,16为摩擦因子,11是界面上垂直方向的应力,12是界面的水平位移。




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