近年来，由于超声波焊接工艺具有焊接速度快，能耗低，焊接一致性好等优点，已被广泛用于塑料制品的焊接。随着塑料原料改性技术的飞速发展和塑料原料的种类繁多，影响其超声焊接的因素越来越多。本文从两个维度来分析影响超声波焊接效果的因素：超声波焊接设备和塑料材料的焊接特性两个方面，以供优秀超声波焊接系统的朋友参考：
塑料超声波焊接
超声波作用在热塑性塑料的接触表面上时，每秒将产生数万个高频振动。这种具有一定幅度的高频振动会将超声波能量通过上部焊件传递到焊接区。由于焊接区为两个。焊接界面处的声阻很大，因此会产生局部高温。由于塑料的导热性差，它不能及时分布，并且聚集在焊接区域中，这导致两种塑料的接触面快速熔化。添加一定压力后，将其合并为一个。当超声波停止工作时，让压力持续几秒钟使其固化并形成，从而形成牢固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度可以接近未加工的强度材料。
01超声波焊接设备
超声波焊接设备由超声波发生器，换能器，喇叭，压力系统，焊接头，零件夹具等组成。
塑料部件越大，需要焊接的面积和周长越大。焊接面积太大通常会导致超声波功率不足，从而影响焊接性能。如何增加焊接功率是关键因素。
可以通过使用多个超声发生器来增加超声功率。常用的有双头超声波焊接设备，上下振动超声波焊接设备等
但是，这两种类型的超声设备对夹持零件（特别是双头型号）的工具夹具的定位有很高的要求。两个焊头是独立定位和组装的，这不容易与零件的定位相匹配。对于形状复杂的塑料零件，需要仔细考虑这种类型的超声波设备，因为它要求焊头和定位夹具之间具有更高的平行度。
超声波塑料焊接的质量取决于换能器焊接头的幅度，所施加的压力和焊接时间等三个因素。焊接时间和焊头压力可以调节。振幅由换能器和喇叭确定。这三个量的相互作用具有适当的值。当能量超过适当值时，塑料的熔化量大，并且焊接材料容易变形。如果能量较小，则难以牢固焊接，并且施加的压力也不能太大。
02超声波焊接材料特性
塑料材料的物理性能和机械性能决定了塑料零件超声焊接的可行性和焊接质量。
塑料材料的超声焊接性G与弹性模量E（GN / m2），导热系数λ（W / mK），摩擦系数μ成正比，与密度ρ（kg / m3）和比热C成正比（J / kgK）熔点t（K）成反比，计算公式如下：
G = K·E·λ·μ/（ρ·C·t）
K代表塑料材料的焊接系数，它取决于塑料零件的参数，例如尺寸，壁厚和焊接头设计。对于焊接强度性能要求较高的产品，需要仔细考虑塑料材料，应从塑料材料的物理性能表中选择焊接性能好的材料，以提高产品的焊接质量和合格率。
03塑料原料组成
塑料材料的成分
主要成分是树脂，填料（碳酸钙，玻璃，氢氧化铝等，玻璃纤维，云母等）和添加剂（阻燃剂，增塑剂，润滑剂，抗冲击剂，发泡剂，光扩散剂，着色剂）和其他组件。
为了满足不同的产品性能，需要对塑料原料制造商进行一些特殊修改。改性塑料提高了塑料材料的比性能，但对超声波焊接工艺也有很大影响。
填充剂占塑料成分的很大一部分。通常，填料是无机化学物质，不会改变塑料分子的排列。填充材料的高刚性有利于超声振动能量的传递，并在焊接表面产生更大的摩擦和热量；相反，填料的刚性不足会抑制振动能量的传递。超声波处理需要更多的功率和幅度才能达到良好的焊接效果。当填料的比例太大时，焊缝的熔融树脂将相对减少，并且焊接强度和密封可靠性将降低。
添加剂在塑料原料的组成中所占的比例相对较小，但添加剂在塑料原料的改性中起着非常重要的作用。增塑剂，润滑剂，抗冲击剂和发泡剂主要是在模塑过程中提高塑料零件的柔软性和可成型性，从而降低材料的硬度和刚度，从而大大抑制了塑料分子的摩擦加热并吸收了超声波的传递振动能量。因此，这些柔性添加剂经常引起焊接困难。
当产品需要阻燃性能时，塑料原料会通过添加阻燃剂来降低材料的燃烧性能。阻燃剂在高温的作用下会发生强烈的吸热反应，并吸收部分超声波振动热。同时，阻燃剂在高温下形成玻璃状或稳定的泡沫涂层并形成碳化物。涂层的这一部分阻碍了熔融树脂的熔合。在高温的作用下，阻燃剂会不断分解不燃气体，在焊缝中留下痕迹。残留气体会影响产品的超声波焊接质量。
大多数着色剂不会抑制超声波能量的传输，但是着色剂通常是无机化学物质，不可焊接。着色剂混入树脂中，具有耐候性，着色稳定，高温下不易分解的特性。如果高度过高，则零件焊接的焊接树脂将不足。
04其他因素
湿气
塑胶材料中存在一定含量的湿气。塑胶零件在注塑前一般进行高温干燥处理，以便更好地去除湿气进行注塑成型，得到质量高稳定性好的零件。但是塑胶内部的湿气不可能全部去除，在超声波焊接时，湿气遇高温汽化，在焊缝处会留下残余水汽形成气孔，还可能对某些塑胶发生水解反应降解塑胶，大大降低焊接强度并降低焊接质量。因此，需要超声波焊接的零件，在注塑时需要尽量的做去除湿气的处理。
脱模剂
脱模剂通常用于喷涂在型腔中，以促进零件从模具中注入。不可避免的脱模剂将被转移到注塑成型的塑料部件中。脱模剂具有良好的耐热性，在300℃的温度下不会发生碳化和降解，并且性能稳定并且不与树脂反应；具有润滑性，可减少转移到焊缝表面时的摩擦，并抑制振动摩擦产生的热量。脱模剂在零件的表面上形成均匀的膜以阻碍树脂的熔融。为了获得良好的焊接性能，必须在超声波焊接之前清洁并去除零件焊接表面上的脱模剂。