試論浴缸泵塑料葉輪超聲波焊接

岑昌健

摘要：一直以來，超聲波焊接技術被廣泛應用于工業生產中。當前國內外的大部分塑料制品均采用超聲波焊接技術。然而，不同的產品對于超聲波焊接技術的要求也不盡相同，本文選擇了浴缸泵上的塑料葉輪為研究對象，通過該構件的焊接技術要領來對探討超聲波焊接技術展開深入具體的研究。

關鍵詞：超聲波焊接；無痕焊接；傳導熔接；參數調試

0 引言

在大規模工業生產中對焊接工藝的需求十分廣泛，提高焊接技術不僅能提高生產效率，同時能夠降低產品的次品率，并使產品更為美觀，密封程度更好。近年來，以塑料制品為主的輕工業在我國南部取得了飛速發展。高分子塑料具有輕便、抗腐能力好且不生銹的特性，因而被逐漸應用于衛浴行業的水泵制造中，取代了傳統的金屬水泵。基于產品使用安全與經濟效益的綜合考慮，當前衛浴設備的泵體部分，尤其是閉合式葉輪，均采用高分子聚合工程塑料制造。為了使產品更外美觀，且內部構件不易開裂，對產品焊接環節的技術就必須嚴格把控。不同于傳統的工業焊接技術，超聲波焊接是一種高效無痕的工業焊接工藝，能夠在極短的時間內對精密的物件實現無損焊接，這一技術的廣泛應用充分顯示了我國輕工業制造在當今世界的領先地位。

1 超聲波焊接技術概論

1.1 基本原理

在進行超聲波焊接時，超聲波將通過焊件將超聲能量傳遞到不同焊區，然后焊接機器便會在超聲波感應到的焊接口產生局部高溫。利用非金屬制品導熱性差的基本屬性，局部生成的熱量持續作用于塑料端口，使其端口熔化。趁塑料材質輕微熔化的時機，焊接儀器將對兩端施加外部壓力，使焊接物融為一體，并將壓力保持一段時間使凝固效果更佳。當凝固完成以后，焊件兩端的分子結構基本能實現重新整合，因此從表面上看不到焊接的痕跡。

1.2 焊接儀器種類

焊接儀器的自動化程度也是衡量焊接技術的重要指標之一，目前的超聲波焊接儀器可以分為半自動焊接機、自動超聲波焊接機以及全手動焊接機。其中手動焊接機工作效率較低，適用于奢侈品、高端儀器等造價較高的產品焊接。而對于大多數企業而言，自動化程度更高的焊接儀器更有利于提高流水工作效率。因此，全自動焊接機的普及將成為未來企業應用焊接技術的大趨勢所在。

1.3 適用范圍

在工業生產中，超聲波焊接技術已經滲透到各行各業，其中主要包括電器行業、工藝品行業、數碼產品行業、金屬行業和輕紡行業等。

2 使用超聲波焊接浴缸泵塑料葉輪的技術要領

浴缸是通過水泵的液壓效應來儲水放水的，其中葉輪是浴缸泵的重要構件，因而葉輪的焊接工藝直接影響到浴缸泵的質量。在前文中已經提到，超聲波適用于塑料焊接，以下將詳細探討采用超聲波焊接技術完成浴缸泵塑料葉輪焊接的技術要領。

2.1 充分運用傳導熔接技術的特性

運用傳導熔接技術，可以通過超聲波的振動來預測目標物體的熔點。這一特性對于塑料產品的焊接十分有益。絕大多數塑料產品的熔點都不高，因此在對塑料制品實施焊接時，需格外注意溫度的控制，使其剛剛達到熔點即可。如果焊接溫度明顯高于塑料熔點，不僅會產生熱能損耗，而且會使塑料制品的有機成分發生改變，造成不可修復的外觀損傷，甚至有可能揮發出毒害物質，危害工作人員健康。

2.2 塑料葉輪的材料特性和結構特性

優質的浴缸在對浴缸泵的葉輪材質選擇上有很高的要求。從理論上講，超聲波焊接技術可以應用到任何熱性塑料產品的焊接工藝中。然而在具體操作中，為了進一步確保產品的外觀不受任何損傷，還應將一些細節內容考慮進去。為了更好地實現塑料葉輪的焊接，在正式啟動焊接工序之前，應充分熟悉塑料葉輪的材質特性。

焊接工藝的優劣與材質彈性模量中的“靜摩擦因數”熱導率成正比，與材料密度的“比熱容”成反正比。塑料葉輪是浴缸泵的核心部件，這一部件的工作效率直接影響到整個水泵的使用壽命。因此，設計人員在選材方面充分考慮到了目標材料對于耐腐性與抗壓性的需求。

目前中高端衛浴品牌多采224工程塑料。該塑料具有良好的力學性能，其熔點和再凝固點都明顯高于一般塑料。

同時，為了使焊接技術臻于完美，對于塑料葉輪材料的結構特性也應充分了解。浴缸泵中的抽送介質一般為清水，也可在水中混入帶有保潔效果的粉劑。當前的葉輪結構多采用閉式結構，即葉片前后蓋板呈封閉狀。葉輪的制造工藝流程復雜，因而焊接時不易從結構上把握住切入點。焊接人員需詳細參看有關說明之后再實施焊接。此外，焊接時應保證葉輪蓋板后的螺母和水口同心圓裝置不發生偏移，否則將影響產品的正常使用。為了保證焊接點的精確，可借助輔助器材來實施精度更高的定位，但如此一來也會增加焊接的成本與操作時間。葉輪的葉片呈一體狀結構，這種設計的初衷是考慮超聲波焊接過程對葉輪形位尺寸的影響，焊接工作中不應遺漏這一技術細節。

2.3 調試好工藝參數

浴缸泵葉輪超聲波焊接質量的技術參數較多，在實施焊接前，務必要有針對性地仔細設置好相關參數，才能完成又好又快地焊接。

最重要的參數是焊接振幅。如果焊接振幅設置不當，就會造成超聲波能量的損耗，降低焊接口邊緣的熱量聚集效率。其次，對外加壓力的設置也很重要，在壓力不變的前提下，超聲時間越長溢料就越多。溢料過多容易留下痕跡，影響產品美觀。最后是加固時間的設定。加固時間過短，則容易開裂；反之加固時間過長則容易損壞材料的內部結構，影響產品性能。

3 總結

超聲波焊接技術近年來取得了長足進步，尤其表現在對塑料材質的焊接工藝上。但由于浴缸泵塑料葉輪的材料內部分子結構復雜，且熔點和在凝固點都高于普通塑料，因而作者在本文中對其超聲波焊接技術做出了有針對性的探討與研究，意在為相關人員提供參考。不足之處還望多多批評指正。