超聲焊接效果與材料的彈性模量、摩擦系數、導熱系數及密度、比熱容量、熔點等成反比。
超聲焊接效果主要取決于材料的熔點和表面摩擦系數。在超聲焊接過程中,這些參數隨材料和溫度的不同而變化,其變化會影響到焊接區域的溫度、應力及變形,從而影響超聲焊接質量。
但由于超聲焊接時間較短,實驗中難以控制參數的變化,國內外學者采用數值模擬的方法解決了這個問題。通過有限元法,劉川分析了超聲波超聲焊接過程中PVC(PVC)物理參數的影響,得出了超聲焊接區溫度與試樣厚度成正比。
焊料改性效應。
超聲焊接材料的改性對超聲焊接質量有影響,纖維等填料的加入可提高聚合物材料的硬度,有利于超聲傳遞,在合適的工藝條件下,加入填料可提高超聲焊接接頭強度。
物質表面粗糙度的影響
增大材料的表面粗糙度,可降低聲阻抗,提高材料的表面能流密度,從而提高超聲焊接質量。在聚丙烯薄膜表面滾壓成型后,可以獲得較好的超聲焊接質量,其焊接接頭強度幾乎是PP薄膜表面光滑焊接接頭的兩倍。
物料疊合寬度的影響
超聲波焊接接頭強度隨材料搭接寬度的增加而降低。由于超聲波焊接接頭邊緣應力集中隨搭接寬度的增大而增大,邊緣微裂紋增多,接頭強度下降。用層法和浸漬法制備玻璃纖維聚丙烯,超聲焊接接頭強度均隨焊縫寬度的增大而減小。
焊面與焊頭之間距離。
在材料與焊頭之間的距離為半波長值時,超聲焊接接頭的強度最大。
超聲在塑料中的傳遞以縱向波為主,最大縱向波峰值通常出現在半波長,當距離接近半波長時,向超聲波焊接界面傳遞的熱能最大,可以獲得良好的超聲波焊接接頭。
HS1000(芳基磷酸鹽和粘土改性的聚苯醚,半波長為3.86cm)不同厚度的焊接用超聲,結果表明,在低于臨界厚度3.86cm的情況下,超聲焊接接頭的強度和延伸率隨著厚度的增加而增加,在高于臨界厚度的情況下,超聲焊接接頭強度急劇下降。