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超聲波焊接在木塑復(fù)合材料（WPC）中的應(yīng)用

2022-02-19 15:27
聚合物木塑復(fù)合材料（WPC）通常是以經(jīng)過(guò)預(yù)處理加工的粉末或者植物纖維（如木材、竹子、稻草等）為主要成分（含量通常在60%以上），與高分子材料基體復(fù)合而形成的一種新型的復(fù)合材料。該種材料同時(shí)具備高分子材料以及木材兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，并可通過(guò)壓制或擠出工藝制成板材，型材以及其他制品而廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)當(dāng)中。木塑材料的連接是其實(shí)際使用過(guò)程中一道重要的工序。目前主要的連接方式為膠連以及機(jī)械連接。機(jī)械連接一般采用螺栓、螺釘?shù)染o固件釘在連接材料上面從而將要連接的構(gòu)件或幾個(gè)零部件組合成一個(gè)整體的過(guò)程。膠連指利用黏結(jié)劑在一定條件下經(jīng)化學(xué)物理變化將部件黏在一起的連接技術(shù)。這兩種方法存在著連接質(zhì)量差，易對(duì)材料產(chǎn)生破壞等問(wèn)題。超聲波焊接技術(shù)因具有焊接速度快、焊接質(zhì)量高、焊接均勻以及表面美觀等特點(diǎn)可克服上述不足。

超聲波焊接技術(shù)的原理以及用于連接木塑復(fù)合材料


超聲波焊接技術(shù)原理
超聲波焊接技術(shù)是利用產(chǎn)生的高頻振動(dòng)波傳遞到被焊零件的接觸面，同時(shí)增加壓力使兩個(gè)物體的表面因摩擦而熔合。在超聲波焊接過(guò)程中，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的50Hz左右的電流轉(zhuǎn)化成為(20-80)KHz的振蕩電流，超聲波焊機(jī)可將電流換變?yōu)橥阮l率的縱向的振動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)振幅器和焊接頭，可以將振動(dòng)傳遞到底座上的式樣上面。此時(shí)高頻振動(dòng)會(huì)引起兩焊縫之間產(chǎn)生激烈的摩擦，使焊縫表面溫度急劇升高而熔化。焊接時(shí)，保持一定的壓力一段時(shí)間，直到熔化層完全冷卻，形成穩(wěn)定的接頭。超聲波焊接技術(shù)同時(shí)擁有焊接速度快、連接的質(zhì)量好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

超聲波焊接木塑復(fù)合材料及其性能木塑復(fù)合材料因其一系列的優(yōu)點(diǎn)在建筑行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，木塑復(fù)合材料的連接一直是該材料使用過(guò)程中的一大技術(shù)難題。

材料性質(zhì)以及超聲波焊接工藝的影響

在利用超聲波焊接木塑復(fù)合材料的過(guò)程中，連接件焊接的效果和質(zhì)量與很多因素有關(guān)。其主要的影響因素可劃分為以下三類：①超聲波焊機(jī)工藝參數(shù)的影響；②被焊接木塑材料本身的性質(zhì)的影響；③連接的導(dǎo)筋及其幾何形狀的影響。這些因素綜合影響著超聲波焊接后木塑材料連接處的強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能。

超聲波焊接通過(guò)超聲波的高頻振動(dòng)對(duì)連接材料進(jìn)行加熱后熔化，然后對(duì)材料施加壓力，通過(guò)材料凝固從而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件連接。由于其具有連接速度快、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在木塑復(fù)合材料等工程塑料的焊接中逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。