當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。

超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時間等三個因素，焊接時間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。

2、超聲波金屬焊接機(jī)

超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過15KHz ）的機(jī)械振動能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法．

金屬在進(jìn)行超聲波焊接時，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫?zé)嵩?，只是在靜壓力之下，將線框振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及有限的溫升．

超聲波焊接的局限性

盡管超聲波焊接有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但超聲波焊接也有一定的局限性，在選擇超聲波焊接工藝之前和進(jìn)行超聲波焊接塑膠件零件設(shè)計(jì)時，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師必須清楚了解超聲波焊接的局限性，并通過合理零件設(shè)計(jì)來避免超聲波焊接缺陷的產(chǎn)生、提高焊接的質(zhì)量。

1)  材料的限制性；超聲波焊接并不能夠焊接所有的塑料，這是超聲波焊接局限性。有的塑料焊接性能好，有的塑料焊接性能差；而且超聲波焊接一般僅適合于同一種或者類似塑料之間的焊接。較大的、復(fù)雜的、奇形怪狀的或小批量零件通常采用澆注型軟質(zhì)聚氨酯裝夾。如果兩個塑膠件材料不同，多數(shù)時候超聲波焊接無能為力。因此，一旦選定超聲波焊接工藝，就不能輕易更改零件材料。有工程師曾經(jīng)向筆者反映，為何ABS材料的兩個塑膠件進(jìn)行超聲波焊接時，焊接質(zhì)量非常好，但由于其它設(shè)計(jì)要求，把一個塑膠件的ABS材料換成PBT，就很難焊上？就是這個原因。

2)  不可拆卸性；超聲波焊接是不可拆卸性連接，無法進(jìn)行返工；一旦兩個零件通過超聲波焊接裝配成一體，如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，就無法進(jìn)行返工。

3)  零件大小和形狀的限制；中小型的塑膠件適合超聲波焊接，尺寸一般小于250x300mm，較大的零件可能需要多個焊接工序。而且超聲波焊接一般適用于形狀比較單一的塑膠件，形狀復(fù)雜的塑膠件有可能焊接質(zhì)量較低。

4)  超聲波的能量很大，在焊接過程中有可能造成塑膠件本身因?yàn)閺?qiáng)度不夠而發(fā)生損壞，同時也可能造成產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件損壞。考慮焊件的集合形狀復(fù)雜程度，剛度大小，焊接破口的制備情況和焊接位置。因此，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，盡可能增加塑膠件的強(qiáng)度和產(chǎn)品內(nèi)部其它零部件的強(qiáng)度，或者將零部件遠(yuǎn)離焊接區(qū)域，盡量把強(qiáng)度不高的其它零部件安排在超聲波焊接工序之后再進(jìn)行裝配。

5) 超聲波對于人的聽力有傷害，應(yīng)準(zhǔn)備好勞保用品。

超聲波焊接的微觀過程

從微觀上來看，當(dāng)兩個塑膠件從開始接觸到后熔合在一起，可以分為四個階段：

階段：開始熔化階段。在這一階段，兩個焊接零件表面間的摩擦和內(nèi)部摩擦產(chǎn)生熱量，塑料開始受熱熔化。

第2階段：連接階段。在這一階段，兩個零件開始熔化在一起，形成較薄的熔合層，隨著熱量的增加，熔合層的厚度繼續(xù)增加。

第3階段：穩(wěn)態(tài)熔流階段。在這一階段，熔合層的厚度繼續(xù)增加，直到達(dá)到一定的厚度保持不變，振動停止。

第4階段：保壓/冷卻階段。在這一階段，在焊接壓力的保持下，熔流開始冷卻凝固，兩個塑膠件終焊接成一體。

塑料的超聲波焊接性能

塑料分為熱固性塑料和熱塑性塑料。熱固性塑料可塑但不可逆。大家可能看到過夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院里來回飛翔，它們?yōu)槭裁丛跊]有光亮的情況下飛翔而不會迷失方向呢。次加熱時可熔化流動，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)固化變硬而形成固體；但這種變化時不可逆的，當(dāng)重新受熱加壓時，熱固性塑料不能再次熔化。因此，超聲波焊接不能焊接熱固性塑料。熱塑性塑料可塑又可逆；當(dāng)加熱形成固體后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅經(jīng)歷形態(tài)的變化，是可逆的；重新加熱和加壓時，能夠重新熔化并再次形成固體。超聲波焊接能夠焊接大部分的熱塑性塑料。

熱塑性塑料又分為無定形塑料和半結(jié)晶塑料，由于二者的分子結(jié)構(gòu)和排布不同，二者的超聲波焊接性能又有所差別。

無定形塑料的分子結(jié)構(gòu)呈隨機(jī)分布，沒有一個明確的熔點(diǎn)Tm，其在一個很廣泛的溫度范圍內(nèi)逐步軟化、熔化和流動；而不是一旦加熱到某個溫度就立即從固體熔化，然后又立即固化。2焊接套件(weldingstack)/聲能系統(tǒng)焊接套件提供超聲機(jī)械振動，一般由換能器、變幅桿、焊頭三部分組成，在變幅桿中部固定在焊接壓力機(jī)上。無定形塑料這種特性非常易于傳導(dǎo)超聲波振動能力，能夠在較大的壓力和振幅范圍內(nèi)進(jìn)行超聲波焊接。

半結(jié)晶塑料的分子結(jié)構(gòu)在局部呈規(guī)律性分布，有一個明確的熔點(diǎn)Tm，在溫度達(dá)到熔點(diǎn)之前，半結(jié)晶塑料始終保持著固態(tài)；當(dāng)溫度達(dá)到熔點(diǎn)后，整個分子鏈立刻開始運(yùn)動，并立即固化。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的熔化過程區(qū)別如圖所示。

半結(jié)晶塑料呈規(guī)律性分布的分子結(jié)構(gòu)類似于彈簧，非常容易吸收高頻的超聲波振動能量，使得能量很難從焊頭傳導(dǎo)到焊接界面，必須有足夠大的超聲波能量才能使得半結(jié)晶塑料熔化。5－30MM進(jìn)行焊接，廣泛應(yīng)用于汽車線束、繼電器、電器接插件及其他電子、電器、鋰電池極片、電介電容、晶體管、電器接線端子、熱電偶、可控硅元件、制冷器等產(chǎn)品生產(chǎn)。因此，相對于無定形塑料，半結(jié)晶塑料比較難焊接。為了使得半結(jié)晶塑料獲得較高的焊接質(zhì)量，往往需要考慮更多的因素，例如，較高的振幅、合適的焊接界面設(shè)計(jì)、焊頭的接觸、焊接的距離以及焊接夾具等。無定形塑料和半結(jié)晶塑料的超聲波焊接難易程度如表2所示。