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超声波焊接在木塑复合材料(WPC)中的应用

2023-02-19 15:27
聚合物木塑复合材料(WPC)通常是以经过预处理加工的粉末或者植物纤维(如木材、竹子、稻草等)为主要成分(含量通常在60%以上),与高分子材料基体复合而形成的一种新型的复合材料。该种材料同时具备高分子材料以及木材两种材料的优点,并可通过压制或挤出工艺制成板材,型材以及其他制品而广泛应用于建筑行业当中。木塑材料的连接是其实际使用过程中一道重要的工序。目前主要的连接方式为胶连以及机械连接。机械连接一般采用螺栓、螺钉等紧固件钉在连接材料上面从而将要连接的构件或几个零部件组合成一个整体的过程。胶连指利用黏结剂在一定条件下经化学物理变化将部件黏在一起的连接技术。这两种方法存在着连接质量差,易对材料产生破坏等问题。超声波焊接技术因具有焊接速度快、焊接质量高、焊接均匀以及表面美观等特点可克服上述不足。

超声波焊接技术的原理以及用于连接木塑复合材料


超声波焊接技术原理
超声波焊接技术是利用产生的高频振动波传递到被焊零件的接触面,同时增加压力使两个物体的表面因摩擦而熔合。在超声波焊接过程中,超声波发生器产生的50Hz左右的电流转化成为(20-80)KHz的振荡电流,超声波焊机可将电流换变为同等频率的纵向的振动。通过调节振幅器和焊接头,可以将振动传递到底座上的式样上面。此时高频振动会引起两焊缝之间产生激烈的摩擦,使焊缝表面温度急剧升高而熔化。焊接时,保持一定的压力一段时间,直到熔化层完全冷却,形成稳定的接头。超声波焊接技术同时拥有焊接速度快、连接的质量好等一系列优点,在实际生产中具有广泛的应用前景。

超声波焊接木塑复合材料及其性能木塑复合材料因其一系列的优点在建筑行业得到广泛应用,木塑复合材料的连接一直是该材料使用过程中的一大技术难题。

材料性质以及超声波焊接工艺的影响

在利用超声波焊接木塑复合材料的过程中,连接件焊接的效果和质量与很多因素有关。其主要的影响因素可划分为以下三类:①超声波焊机工艺参数的影响;②被焊接木塑材料本身的性质的影响;③连接的导筋及其几何形状的影响。这些因素综合影响着超声波焊接后木塑材料连接处的强度、韧性等力学性能。

超声波焊接通过超声波的高频振动对连接材料进行加热后熔化,然后对材料施加压力,通过材料凝固从而实现构件连接。由于其具有连接速度快、强度高等优点,在木塑复合材料等工程塑料的焊接中逐渐得到了广泛的应用。