什么是超声波？

从鸟鸣到玻璃破碎的声音 - 声音超出了我们用耳朵所能感知的范围。它产生于物体的机械振动。例如，如果吉他弦被拨动，它的振动会导致空

气中的压力和密度波动，从声源开始，以波的形式向各个方向传播。这不仅适用于空气，而且适用于任何弹性介质，即气体、液体和固体。

超声波是人类无法听到所有类型声音的一个例子。它的高频声波在工业和医学中默默地应用。

声波由它们的频率定义（每秒波数）。例如，超声波的范围从 20 kHz 到 1 GHz。20 kHz 至 70 kHz 的频率用于超声波焊接。在最低的区域，

人耳也几乎无法感知到。因为可听声音的范围仅从 16 Hz 到 20 kHz。其上的振动充其量被视为震动。

声波表现了弹性介质（气体、液体、固体）中压力和密度微小变化的传播。例如，某个地方发出了声音，则此处的空气会被挤压

得更加密集。随后空气层随着压力的变化以惊人的速度，即343m/s 的声速向所有方向传播开来。

超声波的声学频率在16kHz 到1GHz之间。为便于分类：人类能够听到的声音频率为16Hz到20kHz，也就是说，在工业超声波的

低频范围内，超声波是可以被听见的，尤其是在出现附加频率的时候。当人接触焊接模具时，能够感受到超声波。超声波焊接使

用的频率范围为20kHz 到70kHz。

其他应用范围：医疗诊断领域成像用超声波在1MHz至40MHz之间。这种超声波听不到也感受不到。对工业材料进行检测用的超声

波频率范围在0.25MHz至10MHz之间。

什么是超声波焊接？

热塑性塑料的超声波焊接是通过机械振动在塑料中产生摩擦热能来完成的。振动同样会引起塑料中分子的运动。塑料变软并开

始熔化。部件按形锁合或按材料相接的方式相互连接。在压力状态下保持一段短暂的时间后，部件在分子层面牢固接合。

超声波焊接技术

作为热塑性材料的连接工艺，超声波接合技术在整个塑料加工行业中的多个方面得到了证明。

凭借：

高速的生产过程

可再现的焊接结果

这两大特点，该项技术在汽车、 电气、 医疗、 包装、 卫生和过滤行业的大批量生产中倍受青睐。

只要接合部件在工艺和材料上均采取了与超声波焊接相适宜的设计，就能在强度、密封性和外观上取得很好的焊接效果。这也

意味着，在设计之初，就要考虑到让超声波作用于理想的位置。

超声波焊接如何工作？

如果超声波撞击材料（例如塑料），其中的分子链就会开始振动。分子开始移动并相互摩擦。这会产生能量（即摩擦热）。对于热塑性塑料，这

会导致它们开始熔化。超声波焊接利用了这一原理。在附加压力下经过短暂的保持时间后，各种材料（组件) 在焊接区域以分子水平焊接。

超声波是如何起作用的？

超声波振动为机械纵波:

1、能够使塑料变形

2、导致分子之间产生摩擦

由此产生的摩擦热能使材料熔化，将接合部件在分子层面上连接在一起。

摩擦力会在材料中产生抗阻，吸收并反射振动能量：

1、分子簇的内部摩擦 = 变形功

2、接合部件之间的外部摩擦 = 界面摩擦力

人们将塑料分为热塑材料、弹性体和热固塑料：热塑材料是通过加热来进行加工的塑料，能够使用超声波进行焊接。弹性体是通

过交联来进行加工的塑料，它对超声波无反应。同样，通过硬化进行加工的热固材料也无法使用超声波进行焊接。

塑料焊接是将热塑性塑料按材料融接的方式连接在一起。理论上来说：只有相同的热塑材料才能均匀焊接。

所有热塑性塑料（除PTFE）都能进行焊接。

PC、PMMA和ABS可视情况相互焊接。铆接、嵌入或者卷边时可将异质材料与热塑材料相连。同样的，这种强化材料主要能改

善半结晶塑料的声导性。

决定性的材料特性：

①　弹性模量：有利于声波传导与焊接模具的耦合

②　阻尼：有利于产生热量

③　熔点：决定所需热量

④　熔体流动性：粘滞的熔体能更好地保持在焊接区，使焊接过程更加均匀

对焊接有负面影响的因素：

①　添加剂，例如阻燃剂

②　含水量（主要是聚酰胺， 俗称尼龙）

对焊接有积极影响的因素：

①　玻璃纤维

②　玻璃球