试论浴缸泵塑料叶轮超声波焊接

岑昌健

摘要：一直以来，超声波焊接技术被广泛应用于工业生产中。当前国内外的大部分塑料制品均采用超声波焊接技术。然而，不同的产品对于超声波焊接技术的要求也不尽相同，本文选择了浴缸泵上的塑料叶轮为研究对象，通过该构件的焊接技术要领来对探讨超声波焊接技术展开深入具体的研究。

关键词：超声波焊接；无痕焊接；传导熔接；参数调试

0 引言

在大规模工业生产中对焊接工艺的需求十分广泛，提高焊接技术不仅能提高生产效率，同时能够降低产品的次品率，并使产品更为美观，密封程度更好。近年来，以塑料制品为主的轻工业在我国南部取得了飞速发展。高分子塑料具有轻便、抗腐能力好且不生锈的特性，因而被逐渐应用于卫浴行业的水泵制造中，取代了传统的金属水泵。基于产品使用安全与经济效益的综合考虑，当前卫浴设备的泵体部分，尤其是闭合式叶轮，均采用高分子聚合工程塑料制造。为了使产品更外美观，且内部构件不易开裂，对产品焊接环节的技术就必须严格把控。不同于传统的工业焊接技术，超声波焊接是一种高效无痕的工业焊接工艺，能够在极短的时间内对精密的物件实现无损焊接，这一技术的广泛应用充分显示了我国轻工业制造在当今世界的领先地位。

1 超声波焊接技术概论

1.1 基本原理

在进行超声波焊接时，超声波将通过焊件将超声能量传递到不同焊区，然后焊接机器便会在超声波感应到的焊接口产生局部高温。利用非金属制品导热性差的基本属性，局部生成的热量持续作用于塑料端口，使其端口熔化。趁塑料材质轻微熔化的时机，焊接仪器将对两端施加外部压力，使焊接物融为一体，并将压力保持一段时间使凝固效果更佳。当凝固完成以后，焊件两端的分子结构基本能实现重新整合，因此从表面上看不到焊接的痕迹。

1.2 焊接仪器种类

焊接仪器的自动化程度也是衡量焊接技术的重要指标之一，目前的超声波焊接仪器可以分为半自动焊接机、自动超声波焊接机以及全手动焊接机。其中手动焊接机工作效率较低，适用于奢侈品、高端仪器等造价较高的产品焊接。而对于大多数企业而言，自动化程度更高的焊接仪器更有利于提高流水工作效率。因此，全自动焊接机的普及将成为未来企业应用焊接技术的大趋势所在。

1.3 适用范围

在工业生产中，超声波焊接技术已经渗透到各行各业，其中主要包括电器行业、工艺品行业、数码产品行业、金属行业和轻纺行业等。

2 使用超声波焊接浴缸泵塑料叶轮的技术要领

浴缸是通过水泵的液压效应来储水放水的，其中叶轮是浴缸泵的重要构件，因而叶轮的焊接工艺直接影响到浴缸泵的质量。在前文中已经提到，超声波适用于塑料焊接，以下将详细探讨采用超声波焊接技术完成浴缸泵塑料叶轮焊接的技术要领。

2.1 充分运用传导熔接技术的特性

运用传导熔接技术，可以通过超声波的振动来预测目标物体的熔点。这一特性对于塑料产品的焊接十分有益。绝大多数塑料产品的熔点都不高，因此在对塑料制品实施焊接时，需格外注意温度的控制，使其刚刚达到熔点即可。如果焊接温度明显高于塑料熔点，不仅会产生热能损耗，而且会使塑料制品的有机成分发生改变，造成不可修复的外观损伤，甚至有可能挥发出毒害物质，危害工作人员健康。

2.2 塑料叶轮的材料特性和结构特性

优质的浴缸在对浴缸泵的叶轮材质选择上有很高的要求。从理论上讲，超声波焊接技术可以应用到任何热性塑料产品的焊接工艺中。然而在具体操作中，为了进一步确保产品的外观不受任何损伤，还应将一些细节内容考虑进去。为了更好地实现塑料叶轮的焊接，在正式启动焊接工序之前，应充分熟悉塑料叶轮的材质特性。

焊接工艺的优劣与材质弹性模量中的“静摩擦因数”热导率成正比，与材料密度的“比热容”成反正比。塑料叶轮是浴缸泵的核心部件，这一部件的工作效率直接影响到整个水泵的使用寿命。因此，设计人员在选材方面充分考虑到了目标材料对于耐腐性与抗压性的需求。

目前中高端卫浴品牌多采224工程塑料。该塑料具有良好的力学性能，其熔点和再凝固点都明显高于一般塑料。

同时，为了使焊接技术臻于完美，对于塑料叶轮材料的结构特性也应充分了解。浴缸泵中的抽送介质一般为清水，也可在水中混入带有保洁效果的粉剂。当前的叶轮结构多采用闭式结构，即叶片前后盖板呈封闭状。叶轮的制造工艺流程复杂，因而焊接时不易从结构上把握住切入点。焊接人员需详细参看有关说明之后再实施焊接。此外，焊接时应保证叶轮盖板后的螺母和水口同心圆装置不发生偏移，否则将影响产品的正常使用。为了保证焊接点的精确，可借助辅助器材来实施精度更高的定位，但如此一来也会增加焊接的成本与操作时间。叶轮的叶片呈一体状结构，这种设计的初衷是考虑超声波焊接过程对叶轮形位尺寸的影响，焊接工作中不应遗漏这一技术细节。

2.3 调试好工艺参数

浴缸泵叶轮超声波焊接质量的技术参数较多，在实施焊接前，务必要有针对性地仔细设置好相关参数，才能完成又好又快地焊接。

最重要的参数是焊接振幅。如果焊接振幅设置不当，就会造成超声波能量的损耗，降低焊接口边缘的热量聚集效率。其次，对外加压力的设置也很重要，在压力不变的前提下，超声时间越长溢料就越多。溢料过多容易留下痕迹，影响产品美观。最后是加固时间的设定。加固时间过短，则容易开裂；反之加固时间过长则容易损坏材料的内部结构，影响产品性能。

3 总结

超声波焊接技术近年来取得了长足进步，尤其表现在对塑料材质的焊接工艺上。但由于浴缸泵塑料叶轮的材料内部分子结构复杂，且熔点和在凝固点都高于普通塑料，因而作者在本文中对其超声波焊接技术做出了有针对性的探讨与研究，意在为相关人员提供参考。不足之处还望多多批评指正。