超聲波焊接件

《超聲波焊接件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《超聲波焊接件（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、超聲波焊接件的工藝設(shè)計作者：欣宇機械來源：本站原創(chuàng)日期：2014-5-5 17:32:38點擊：4431屬于：行業(yè)新聞超聲波焊接件的工藝設(shè)計-東莞市欣宇超聲波機械有限公司在超聲波焊接行業(yè)中，很多客戶都不知道塑料件焊接，焊接產(chǎn)品優(yōu)良不只是跟材質(zhì)，超聲波選擇機型功率有關(guān)系，最容易被忽略的一點是：超聲波焊接件的工藝設(shè)計，塑料焊接件需要設(shè)計有超聲線，焊接出來的產(chǎn)品才是比較完美的。那么，超聲波焊接件的工藝設(shè)計是怎么樣的呢?要怎么設(shè)計呢?很多客戶初步使用超聲波焊接，都會對個問題不了解，今天，欣宇小陳為大家講解：超聲波焊接件的工藝設(shè)計，希望對朋友有所幫助!超聲波塑料件的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須首先考慮如下幾點：1.是否

2、需要水密、氣密。2.是否需要完美的外觀。3.是否適合焊頭加工要求。4.焊縫的大小(即要考慮所需強度)。5.避免塑料熔化或合成物的溢出。超聲波焊接質(zhì)量獲得原因：1.材質(zhì)2.上下表面的位置和松緊度3.焊頭與塑料件的妝觸面4.順暢的焊接路徑5.塑料件的結(jié)構(gòu)6.焊接線的位置和設(shè)計7.焊接面的大小8.底模的支持為了獲得完美的、可重復(fù)的超聲波熔焊方式，必須遵循三個主要設(shè)計方向：1.圍繞著連接界面的焊接面必須是統(tǒng)一而且相聯(lián)系互緊密接觸的。如果可能的話，接觸面盡量在同一個平面上，這樣可使能量轉(zhuǎn)換時保持一致。2.最初接觸的兩個表面必須小，以便將所需能量集中，并盡量減少所需要的總能量(即焊接時間)來完成熔接。3.

3、找到適合的固定和對齊的方法，如塑料件的接插孔、臺階或齒口之類。下面就對超聲波塑料件設(shè)計中的要點進行分類舉例說明：超聲波整體塑料件的結(jié)構(gòu)1.1塑料件的結(jié)構(gòu)塑料件必須有一定的剛性及足夠的壁厚，太薄的壁厚有一定的危險性，超聲波焊接時是需要加壓的，一般氣壓為2-6kgf/cm2 。所以塑料件必須保證在加壓情況下基本不變形。1.2罐狀或箱形塑料等，在其接觸焊頭的表面會引起共振而形成一些集中的能量聚集點，從而產(chǎn)生燒傷、穿孔的情況(如圖1所示)，在設(shè)計時可以罐狀頂部做如下考慮1 加厚塑料件2 增加加強筋3 焊頭中間位置避空1.3尖角如果一個注塑出來的零件出現(xiàn)應(yīng)力非常集中的情況，比如尖角位，在超聲波的作用下會

4、產(chǎn)生折裂、融化。這種情況可考慮在尖角位加R角。如圖2所示。1.4塑料件的附屬物注塑件內(nèi)部或外部表面附帶的突出或細小件會因超聲波振動產(chǎn)生影響而斷裂或脫落，例如固定梢等(如圖3所示)。通過以下設(shè)計可盡可能減小或消除這種問題：1 在附屬物與主體相交的地方加一個大的R角，或加加強筋。2 增加附屬物的厚度或直徑。1.5塑料件孔和間隙如被焊頭接觸的零件有孔或其它開口，則在超聲波傳遞過程中會產(chǎn)生干擾和衰減(如圖4所示)，根據(jù)材料類型(尤其是半晶體材料)和孔大小，在開口的下端會直接出現(xiàn)少量焊接或完全熔不到的情況，因此要盡量預(yù)以避免。1.6塑料件中薄而彎曲的傳遞結(jié)構(gòu)被焊頭接觸的塑件的形狀中，如果有薄而彎曲的結(jié)構(gòu)

5、，而且需要用來傳達室遞超聲波能量的時候，特別對于半晶體材料，超聲波震動很難傳遞到加工面(如圖5所示)，對這種設(shè)計應(yīng)盡量避免。1.7近距離和遠距離焊接近距離焊接指被焊接位距離焊頭接觸位在6mm以內(nèi)，遠距離焊接則大于6mm，超聲波焊接中的能量在塑料件傳遞時會被衰減地傳遞。衰減在低硬底塑料里也較厲害，因此，設(shè)計時要特別注意要讓足夠的能量傳到加工區(qū)域。遠距離焊接，對硬膠(如PS，ABS，AS，PMMA)等比較適合，一些半晶體塑料(如POM，PETP，PBTB，PA)通過合適的形狀設(shè)計也可用于遠距離焊接。1.8塑料件焊頭接觸面的設(shè)計注塑件可以設(shè)計成任何形狀，但是超聲波焊頭并不能隨意制作。形狀、長短均可能

6、影響焊頭頻率、振幅等參數(shù)。焊頭的設(shè)計需要有一個基準面，即按照其工作頻率決定的基準頻率面?；鶞暑l率面一般占到焊頭表面的70%以上的面積，所以，注塑件表面的突超等形狀最好小于整個塑料面的30%。一滑、圓弧過渡的塑料件表面，則比標準可以適當放寬，且突出位盡量位于塑料件的中部或?qū)ΨQ設(shè)計。塑料件焊頭接觸面至少大于熔接面，且盡量對正焊接位，過小的焊頭接觸面(如圖6所示)，會引起較大損傷和變形，以及不理想的熔接效果。在焊頭表面有損傷紋，或其形狀與塑料件配合有少許差異的情況下，焊接時，會在塑料件表面留下傷痕。避免方法是：在焊頭與塑料件表面之間墊薄膜(例如PE膜等)。焊接線的設(shè)計2 超聲波焊接線的設(shè)計超聲波焊接

7、線是超聲波直接作用熔化的部分，其基本的兩種設(shè)計方式：1 能量導(dǎo)向2 剪切設(shè)計2.1能量導(dǎo)向能量導(dǎo)向是一種典型的在將被子焊接的一個面注塑出突超三角形柱，能量導(dǎo)向的基本功能是：集中能量，使其快速軟化和熔化接觸面。能量導(dǎo)向允許快速焊接，同時獲得最大的力度，在這種導(dǎo)向中，其材料大部分流向接觸面，能量導(dǎo)向是非晶態(tài)材料中最常用的方法。能量導(dǎo)向柱的大小和位置取決于如下幾點：1 材料2 塑料件結(jié)構(gòu)3 使用要求圖7所示為能量導(dǎo)向柱的典型尺寸，當使用較易焊接的材料，如聚苯乙烯等硬度高、熔點低的材料時，建議高度最低為0.25mm。當材料為半晶體材料或高溫混合樹脂時(如聚乙碳)，則高度至少要為0.5mm，當用能量導(dǎo)向

8、來焊接半晶體樹脂時(如乙縮荃、尼龍)，最大的連接力主要從能量柱的底盤寬帶度來獲得。沒有規(guī)則說明能量導(dǎo)向應(yīng)做在塑料件哪一面，特殊情況要通過實驗來確定，當兩個塑料件材質(zhì)，強度不同時，能量導(dǎo)向一般設(shè)置在熔點高和強度低的一面。根據(jù)塑料件要求(例如水密、氣密性、強度等)，能量導(dǎo)向設(shè)計可以組合、分段設(shè)計，例如：只是需要一定的強度的情況下，分段能量導(dǎo)向經(jīng)常采用(例如手機電池等)，如圖8所示。2.2能量導(dǎo)向設(shè)計中對位方式的設(shè)計上下塑料件在焊接過程中都要保證對位準確，限位高度一般不低于1mm，上下塑料平行檢動位必須很小，一般小于0.05mm，基本的能量導(dǎo)向可合并為連接設(shè)計，而不是簡單的對接，包括對位方式，采用能

9、量導(dǎo)向的不同連接設(shè)計的例子包括以下幾種：插銷定位：圖9所示為基本的插銷定位方式，插銷定位中應(yīng)保證插銷件的強度，防此超聲波震斷。臺階定位：圖10所示為基本的臺階定位方式，如h大于焊線的高度，則會在塑料件外部形成一條裝飾線，一般裝飾線的大小為0.25mm左右，創(chuàng)出更吸引人的外觀，而兩個零件之間的差異就不易發(fā)現(xiàn)。圖11所示臺階定位，則可能產(chǎn)生外溢料。圖12所示臺階定位，則可能產(chǎn)生內(nèi)溢料。圖13所示臺階定位為雙面定位，可防止內(nèi)外溢料。1 企口定位：如圖14所示，采用這種設(shè)計的好處是防止內(nèi)外溢料，并提供校準，材料容易有加強密封性的獲得，但這種方法要求保證凸出零件的斜位縫隙，因此使零件更難能可貴于注塑，同

10、時，減小于焊接面，強度不如直接完全對接。2 底模定痊：如圖15所示，采用這種設(shè)計，塑料件的設(shè)計變得簡單，但對底模要求高，通常會引致塑料件的平行移位，同時底模固定太緊會影響生產(chǎn)效果。3 焊頭加底模定位：如圖16所示，采用這種設(shè)計一般用于特殊情況，并不實用及常用。4 其它情況：A：如圖17所示，為大型塑料件可用的一種方式，應(yīng)注意的是下支撐模具必須支撐住凸緣，上塑料件凸緣必須接觸焊頭，上塑料件的上表面離凸緣不能太遠，如必要情況下，可采用多焊頭結(jié)構(gòu)。B：如連接中采用能量導(dǎo)向，且將兩個焊面注成磨砂表面，可增加摩擦和控制熔化，改善整個焊接的質(zhì)量和力度，通常磨砂深度是0.07mm-0.15mm。C：在焊接不

11、易熔接的樹脂或不規(guī)則形狀時，為了獲得密封效果，則有必要插入一個密封圈，如圖18所示，需要注意的是密封圈只壓在焊接末端。圖19所示為薄壁零件的焊接，比如熱成形的硬紙板(帶塑料涂層)，與一個塑料蓋的焊接。2.3剪切式設(shè)計在半晶體塑料(如尼龍、乙縮醛、聚丙烯、聚乙烯和熱塑聚脂)的熔接中，采用能量導(dǎo)向的連接設(shè)計也許達不到理想的效果，這是因為半晶體的樹脂會很快從固態(tài)轉(zhuǎn)變成融化狀態(tài)，或者說從融化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。而且是經(jīng)過一個相對狹窄的溫度范圍，從能量導(dǎo)向柱流出的融化物在還沒與相接界面融合時，又將很快再固化。因此，在這種情況下，只要幾何原理允許，我們推薦使用剪切連接的結(jié)構(gòu)。采用剪切連接的設(shè)計，首先是熔化小的

12、和最初觸的區(qū)域來完成焊接，然后當零件嵌入到下起時，繼續(xù)沿著其垂直壁，用受控的接觸面來融化。如圖20所示，這樣可能性獲得強勁結(jié)構(gòu)或很好的密封效果，因為界面的熔化區(qū)域不會讓周圍的空氣進來。由于此原因，剪切連接尤其對半晶體樹脂非常有用。剪切連接的熔接深度是可以調(diào)節(jié)的，深度不同所獲得的強度不同，熔接深度一般建議為0.8-1.5mm，當塑件壁厚及較厚及強度要求高時，熔接深度建議為1.25X壁厚。圖21所示為幾種基本的剪切式結(jié)構(gòu)：剪切連接要求一個塑料壁面有足夠強度能支持及防止焊接中的偏差，有需要時，底模的支撐高于焊接位，提供輔助的支撐。下表所示為零件大小尺寸和接觸面、零件誤差的大概尺寸：零件最大尺寸 接觸

13、面尺寸 零件尺寸允許誤差35mm 0.4mm-0.6mm 0.075mm當零件尺寸大于90mm時，或零件有不規(guī)則的形狀時，建議不采用剪切連接。這時因為注塑時很難控制誤差及變形使其保持一致。如果是上述情況，建議采用能量導(dǎo)向的形式。圖22所示為雙面剪切式設(shè)計圖23所示為扣式焊線設(shè)計，用于高強度，但上下塑料件不接觸的情況下，在特殊情況下，可用于增加密封圈的情況。關(guān)于更多詳情：超聲波焊接件的工藝設(shè)計，歡迎來電與我們交流!超聲波焊接有哪些焊接參數(shù)?如何選擇?發(fā)布于：2012-5-20 11:16:14 超聲波焊接的主要焊接參數(shù)有：需用功率、振動頻率、靜壓力及焊接時間。 (1)需用功率 取決于焊件厚度和硬

14、度，可由下式確定： P=KH3/23/2 式中P-需用功率(W); K-系數(shù)，取決于焊件厚度和硬度，見圖2 - 48。 S-焊件厚度(mm)； H-焊件硬度(HV)。 鑒于超聲功率的測量難度很大，實用上均以振幅來表示功率的大小，如下式所示： P=SF = Msf2A/ = 4SFAf式中P-超聲功率(W)； F-靜壓力(N); S-焊點面積(mm2)； v-相對速度(m/min)； A-振幅(m); -摩擦系數(shù); -角頻率(=2f)； f-振動頻率(kHz)。 (2)振動頻率 超聲波諧振頻率取決于焊件厚度和其物理性能。薄件宜用高頻(可高達80kHz)，厚件及硬度與屈服點較低的材料宜用較低頻率，如16一20kHz。16kHz以下因出現(xiàn)噪聲而很少應(yīng)用。 (3)振幅 調(diào)節(jié)發(fā)生器的功率輸出可調(diào)節(jié)振幅大小，常用振幅為5-25m。由于焊接過程中負載變化很大，可能出現(xiàn)失諧現(xiàn)象，導(dǎo)致接頭強度降低和不穩(wěn)定，故維持聲學(xué)系統(tǒng)的諧振穩(wěn)定性乃是焊點質(zhì)量穩(wěn)定性的基本保證。 (4)靜壓力靜壓力是直接影響功率輸出及焊件變形條件的重要因素，其大小取決于焊件厚度與硬度。一般選擇最小可用功率時的靜壓力和比最小可用功率稍高的功率進行焊接。 通常為確定各參數(shù)的相互影響，可以以繪制臨界曲線來判斷.如圖2-49所示。