北京超声波塑料焊接技术：超声波产热机理分析

超声波产热机理分析

　　　　由仿真结果可知，摩擦热是超声焊接的启动热，对于矩形导能筋摩擦热会从导能筋的角点产生，所以角点的温升应快于其他部位。随着温度继续升高，角点处的部分材料温度达到Tg附近。

　　　根据上面关于黏弹性产热机理的分析，此时黏弹性产热过程会被激活，温度迅速升高，从而与其周围的材料在短时间内产生较大的温度梯度，在热传导作用下其周围的材料温度也会逐渐到达Tg而激活黏弹热。随着超声焊接过程的继续，此传热和黏弹性产热过程会使热影响区迅速扩大，从而使导能筋发生熔融和变形，实现器件间的连接。综合考虑摩擦热、热传导及黏弹热时，经过0.2s的焊接，导能筋上的温度分布如图所示。

　　　　基于以上理论分析和数值计算结果，本文提出在超声波聚合物焊接过程中，界面摩擦热是该过程的启动热源，而黏弹热是使聚合物发生熔融的主要热源的产热机理新观点。

　　然而，上面仅从理论方面对这一产热观点进行了研究，尚需通过合理的实验设计对该观点进行更进一步的实验验证。

     　这一观点不仅能够解释在焊接过程中温度出现陡升的现象，也能合理地解释界面对焊接过程的重要影响。根据这一新观点，在焊接过程中温度总是在界面上的应变集中区首先升高，而不是在任何应变集中区都会产热，显然这更符合研究者观察到的实验现象。