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热塑性超声波焊接研究
塑料焊接中用到的超声波，目前的几种 工作频率有15KHZ，20KHZ，30KHZ， 40KHZ。下表为塑料在不同频率的焊接机中的振幅要求，超声波模具设计的表面振幅需要焊接基材的振幅范围内。
塑件的结构 ：为了获得完美的产品外型、稳固可靠的焊点，必须遵从3个关键设汁方向：
1. 起初接触的2个表面必需小，便于将所需能量集中，并尽可能所需要的总能量（即焊接时长）来完成焊接。
2. 找到合适的固定和对齐的方法，如塑件的接插孔、台阶或企口这类。
3. 焊头需直接触及并覆盖全部焊接区域，以满足焊接点所须的能量传输。
4. 整体塑件的构造
5. 塑件必须有一定的刚性及足够的厚度，太薄的厚度有一定的危险性，超声波焊接时是须要加压的，一般压力为2-6kgf/cm2 。所以塑件须要保证在加压情况下基本不变型。
6. 如遇罐状或箱形塑料等，在设计时可以在罐状顶部加厚塑料件 、增加加强筋、焊头中间位置避空等方式防止接触焊头的表面烧伤、穿孔的情况。
7.塑料件内部或外部表面附带的突出或细小件会因超声波振动产生影响而断裂或脱落，需通过在附属物与主体相交的地方加一个大的R角或加加强筋或增加附属物的厚度与直径等方式尽可能减小或消除这种问题。
8.为防止超声波传递过程中会产生干扰和损耗，焊接区上方与焊头接触面，塑料件避免设计孔和间隙。
近距离焊接指被焊接位距离焊头接触位在6mm以内，远距离焊接则大于6mm，超声波焊接中的能量在塑料件传递时会被衰减地传递。衰减在低硬底塑料里也较厉害，因此，设计时要特别注意要让足够的能量传到加工区域。
远距离焊接，对硬胶（如PS，ABS，AS，PMMA）等比较适合，一些半晶体塑料（如POM，PETP，PBTB，PA）通过合适的形状设计也可用于远距离焊接。
塑料件焊头接触面的设计
注塑件可以设计成任何形状，但是超声波焊头并不能随意制作。形状、长短均可能影响焊头频率、振幅等参数。焊头的设计需要有一个基准面，即按照其工作频率决定的基准频率面。基准频率面一般占到焊头表面的70%以上的面积，所以，注塑件表面的突超等形状最好小于整个塑料面的30%。塑料件焊头接触面至少大于熔接面，且尽量对正焊接位，过小的焊头接触面，会引起较大损伤和变形，以及不理想的熔接效果。
焊接线设计：焊接线是超声波直接作用熔化的部分，其基本的两种设计方式： 能量导向 、剪切设计 。
能量导向
能量导向是一种典型的在将被子焊接的一个面注塑出突超三角形柱，能量导向的基本功能是：集中能量，使其快速软化和熔化接触面。能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力度，在这种导向中，其材料大部分流向接触面，能量导向是非晶态材料中最常用的方法。
能量导向柱的设计方式及尺寸如下图：
一般在超音波熔接作业中，根据经验值最佳的超音波导熔线高度0.3~0.4mm 如：此型Δ，尖角约呈60°或90°；
在一般水、气密的要求，导熔线高度应在 0.5~0.8mm 之范围（视产品肉厚而定），如低于0.5mm以下，要达到水气密的功能，除非定位设定要非常标准，而且肉厚有 5 mm 以上，否则效果不佳。
超声焊接上下壳对位方式的设计
上下塑料件在焊接过程中都要保证对位准确，限位高度一般不低于1mm，上下塑料平行检动位必须很小，一般小于0.05mm。
定位方式一般为：插销定位、台阶定位。
剪切式设计
在半晶体塑料（如尼龙、乙缩醛、聚丙烯、聚乙烯和热塑聚脂）的熔接中一般采用剪切连接的设计，首先是熔化小的和最初触的区域来完成焊接，然后当零件嵌入到下起时，继续沿着其垂直壁，用受控的接触面来融化。如下图所示，这样可能性获得强劲结构或很好的密封效果，因为界面的熔化区域不会让周围的空气进来。由于此原因，剪切连接尤其对半晶体树脂非常有用。
剪切连接的熔接深度是可以调节的，深度不同所获得的强度不同，熔接深度一般建议为0.8-1.5mm，当塑件壁厚及较厚及强度要求高时，熔接深度建议为1.25X壁厚。
剪切连接要求一个塑料壁面有足够强度能支持及防止焊接中的偏差，有需要时，底模的支撑高于焊接位，提供辅助的支撑.|
超声波焊接制程控制
在超音波熔接作业中，产品表面产生伤痕、结合处断裂或有裂痕、产生溢料或毛边、熔接后尺寸无法控制于公差内等不良时，首先要检查设备参数控制，并通过合理的实验来优化执行参数（预压力、下降速度、延迟时间、熔接时间、引用介质覆盖（如ＰＥ袋）、模治具表面处理（硬化或镀铬）、机台段数降低或减少上模扩大比等），以获得良好的品质。
超声波在塑料件中传播，塑料件或多或少对超声波能量有吸收和衰减，从而对超声加工效果产生一定的影响，塑料一般有非晶体材料之分，按硬度有硬胶和软胶之分，还有模数的区分，通俗地来说，硬度高，低熔点的塑料超声加工性能优于硬度低、高熔点的塑料。
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