超聲波焊接技術(shù)講座經(jīng)典

1、超聲波焊接技術(shù)講座經(jīng)典主要講座內(nèi)容一)超聲波焊接超聲波基本原理應(yīng)用范圍聚合體材料焊接工件導(dǎo)向設(shè)計(jì)/塑膠件設(shè)計(jì)模具技術(shù)什么是超聲波？q超聲波是一種超出人聽覺范圍的振動機(jī)械能。超聲波是一種超出人聽覺范圍的振動機(jī)械能。q一般人的聽覺范圍不會超過一般人的聽覺范圍不會超過18.5KHz18.5KHz。q焊機(jī)的工作頻率為焊機(jī)的工作頻率為20KHz,30KHz20KHz,30KHz和和40KHz40KHz。超超 聲聲 焊焊 接接 超聲振動 表面和分子間摩擦 受熱-熔化-焊接 系 統(tǒng) 組 件s 發(fā)生器發(fā)生器s 控制器控制器s 支架支架s 換能器換能器s 調(diào)幅器調(diào)幅器s 焊頭焊頭s 夾具夾具壓強(qiáng)壓強(qiáng)下降速率下降

2、速率力X頻率頻率X振幅振幅速率因素速率功率因素功率因素 能量能量 = 功率功率 X 時(shí)間時(shí)間力可以改變超聲波焊接機(jī)汽車家電醫(yī)療包裝玩具紡織超聲波六個(gè)主要應(yīng)用技術(shù) 熔接 鉚焊 嵌插焊 點(diǎn)焊 成形焊 去澆口超超 聲聲 熔熔 接接 超聲振動 表面和分子間摩擦 受熱-熔化-焊接 鉚焊鉚焊標(biāo) 準(zhǔn) 輪 廓 焊頭焊頭 焊焊 前前 焊焊 后后D = 柱頭直徑柱頭直徑鉚焊鉚焊丘 形 柱 鉚焊鉚焊 焊 前 焊 后D = 圓柱直徑鋸齒鉚焊 鉚焊鉚焊 焊 前 焊 后平齊鉚焊 鉚焊鉚焊 焊 前 焊 后鉚焊鉚焊鉚焊鉚焊嵌焊嵌焊對于垂直孔洞的直紋和導(dǎo)入對于垂直孔洞的直紋和導(dǎo)入點(diǎn)焊點(diǎn)焊 焊 前 焊 后焊 頭成形焊成形焊去 澆

3、 口往復(fù)折彎運(yùn)動機(jī)械振動標(biāo)準(zhǔn)波形去澆口去澆口正確的澆口設(shè)計(jì)不正確的澆口設(shè)計(jì) 澆 口 設(shè) 計(jì)去澆口去澆口澆口區(qū)域相接觸的熔化區(qū)光滑的澆口區(qū)去澆口去澆口高 聚 物之之焊 接 特 性高聚物分類 熱固型塑料熱固型塑料 熱塑性塑料熱塑性塑料物 理 結(jié) 構(gòu)o 半結(jié)晶型o 無定型結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)無無 定定 形形半結(jié)晶型半結(jié)晶型溫度比熱圖比熱溫度半結(jié)晶型無定形Tg Tm近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)焊接 近區(qū)近區(qū)第一選擇第一選擇遠(yuǎn)區(qū)遠(yuǎn)區(qū)第二選擇第二選擇HornHorn近 區(qū) 遠(yuǎn) 區(qū)ABS 丙烯靚-丁二烯-苯乙烯共聚物12111ABS/PC alloy ABC/聚碳酸酯共混料( 賽柯樂800)22222Acrylic a( PMMA)

4、有機(jī)玻璃23422Acrylic multipolymer 丙烯酸系多元共聚物24222Butadiene-styrene 丁二烯-苯乙烯24222Polyamide-imide 聚酰胺-酰亞胺24555Phenylene-oxide based resins 亞苯基-氧化物為主的樹脂22212Polyarylate 聚芳酯24555Polycarbonate b 聚碳酸酯22322Polystyrene( general purpose) 聚苯乙烯11424Polystyrene( rubber modified ) 聚苯乙烯橡膠改性的23111Polysulfone b 聚砜24324PV

5、C( rigid) 聚氯乙烯 硬質(zhì)45213SAN 聚苯乙烯-丙烯腈11423材材 料料無無 定定 形形 樹樹 脂脂熔焊熔焊成型焊成型焊和鉚焊和鉚焊嵌嵌 焊焊 點(diǎn)點(diǎn) 焊焊近 區(qū) 遠(yuǎn) 區(qū)Acetal 聚甲醛24324Fluoropolymers 氟聚合物55555Nylon 尼龍24324Polyester, thermoplastics 聚酯（熱塑性的）PET/PBT35555Polyethylene 聚乙烯55322Polymethyl pentene聚甲基戊烯（TPX）44312Polyphenylene sulfide 聚苯硫34524Polypropylene聚丙乙烯45121材材 料

6、料半半 結(jié)結(jié) 晶晶 型型 樹樹 脂脂熔焊熔焊成型焊成型焊和鉚焊和鉚焊嵌嵌 焊焊 點(diǎn)點(diǎn) 焊焊ABSABS/聚碳酸酯共混料聚甲醛丙烯腈（PMMA）丙烯酸系多元共聚物丁二烯-苯乙烯Fluoropolymers 氟聚合物Nylon 尼龍亞苯基-氧化物為主的樹脂 聚酰胺-酰亞胺(托朗)聚碳酸酯(PC)熱塑性聚酯聚乙烯(PE)聚甲基戊烯聚苯硫聚丙烯(PP)聚苯乙烯(PS)聚砜聚氯乙烯(PVC)SAN-NAS-ASAABSABS/聚碳酸酯共混料聚甲醛丙烯腈（PMMA）丙烯酸系多元共聚物丁二烯-苯乙烯Fluoropolymers 氟聚合物Nylon 尼龍亞苯基-氧化物為主的樹脂 聚酰胺-酰亞胺(托朗)聚碳酸酯

7、(PC)熱塑性聚酯聚乙烯(PE)聚甲基戊烯聚苯硫聚丙烯(PP)聚苯乙烯(PS)聚砜聚氯乙烯(PVC)SAN-NAS-ASA表示相熔表示在某些情況下相熔熱塑性塑料超聲波焊接的相熔性Amplitute Reference Guide無定形樹脂 Microns 0.00X”半結(jié)晶形樹脂其它因素對焊接影響 脫模劑/潤滑劑 填料 二次料 阻燃劑 顏料脫 模 劑o 內(nèi)潤滑劑. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 硅酮硅酮 / 聚四氟乙烯聚四氟乙烯脂肪酸脂肪酸填 料 q 類型q 玻璃纖維q 滑石q 碳酸鈣q 百分比二或多次反覆料二或多次反覆

8、料顏 料 工藝參數(shù)需作調(diào)整。導(dǎo)向和塑膠件設(shè)計(jì) 基本導(dǎo)向 階梯 槽型 紋理表面 剪切 膠件設(shè)計(jì)能 量 導(dǎo)向溫度溫度時(shí)間時(shí)間能量導(dǎo)向之優(yōu)點(diǎn)q 增加接口強(qiáng)度q 減少飛濺q 減少焊接時(shí)間q 所需振幅較低 基本能量導(dǎo)向 W4W8W64焊 前焊 后階 梯 導(dǎo)向W 8W 8W 3(min. 0.23” 0.6mm)W(min. 0.080” 2mm) 焊 前 焊 后滑配合+ 0.010” - 0.025” (0.25-0.64mm)槽型導(dǎo)向 (Min. 0.125” 3.2mm)WW3W3W8W8間間 隙隙 配配 合合W4能量導(dǎo)向和紋理表面紋紋 理理 的的 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)3 增強(qiáng)接頭強(qiáng)度增強(qiáng)接頭強(qiáng)度3 減小飛濺

9、減小飛濺3 減少焊接時(shí)間減少焊接時(shí)間3 較低振幅較低振幅無紋理有紋理無紋理 (50ms) 有紋理 (50ms)無紋理 (100ms)有紋理 (100ms)無紋理 (150ms)有紋理 (150ms)無紋理 (200ms)有紋理 (200ms)能量導(dǎo)向能量導(dǎo)向連續(xù)十字交叉能量導(dǎo)向連續(xù)十字交叉能量導(dǎo)向能量導(dǎo)向中斷的十字交叉能量導(dǎo)向能量導(dǎo)向能量導(dǎo)向帶紋理的刀刃帶紋理的刀刃 焊 前 焊 后能量導(dǎo)向和內(nèi)壁垂直能量導(dǎo)向中斷 剪 切 導(dǎo)向 焊焊 前前 焊焊 后后焊接深度焊接深度干涉干涉(0.2mm)夾夾 具具最小導(dǎo)入最小導(dǎo)入0.020” (0.5 mm)剪切接口：焊接深度剪切接口：焊接深度o 推薦 o 最小

10、 o 最大 (W = 壁厚)剪切接口優(yōu)點(diǎn): 機(jī)型強(qiáng)度高，密封性好: 適用于所有熱塑性塑料: 防止半結(jié)晶型樹脂的早期固化剪切接口的局限6 需要緊密公差6 需要剛性側(cè)壁支撐6 零件尺寸6 不規(guī)則外形其它設(shè)計(jì)考慮因素尖角尖角孔洞和彎曲孔洞和彎曲附加物附加物振動膜振動膜焊頭接觸焊頭接觸尖 角 避免避免 推薦推薦孔洞和彎曲潛在的焊接盲區(qū)潛在的焊接盲區(qū)半結(jié)晶型樹脂半結(jié)晶型樹脂無定型樹脂無定型樹脂空洞空洞焊焊 頭頭附 加 物潛在的裂紋點(diǎn)附加物焊焊 頭頭振 動 膜4 焊接時(shí)間改小4 振幅加大或減小4 Amplitude ProfilingTM4 焊頭中心柱塞4 內(nèi)壁加厚4 內(nèi)部支撐筋焊 頭 接 觸正 確不 正

11、 確耦合面太小焊焊 頭頭 接接 觸觸增加法蘭以便焊頭直接位于焊接區(qū)域上模具技術(shù) 換能器 調(diào)幅器 焊頭 底座壓 電 陶 瓷通電前通電后HH標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 振振 幅幅可能損壞的原因 橫向振動橫向振動 過過 熱熱 撞撞 擊擊焊頭頻率相差大焊頭頻率相差大不適當(dāng)調(diào)幅器不適當(dāng)調(diào)幅器什么是調(diào)幅器？ 調(diào)幅器是鋁合金或鈦合金材料制成的一個(gè)半波長共振部分。它安置于換能器和焊頭之間，調(diào)節(jié)傳遞至焊頭的振動幅度。1:11:1調(diào)幅器的增益壓強(qiáng)下降速率力X頻率X振幅速率因素速率功率因素功率因素 能量能量 = 功率功率 X 時(shí)間時(shí)間力可以改變負(fù)載黑色銀色無調(diào)幅器金色壓 力輸出振幅與輸入振幅之比。輸出振幅與輸入振幅之比。終值 =

12、增益量振幅增增 益益:換能器20微米黑色調(diào)幅器焊頭微米換能器20微米綠色調(diào)幅器焊頭微米如何選擇調(diào)幅器如何選擇調(diào)幅器可咨詢本公司應(yīng)用部超聲焊頭有其相應(yīng)的調(diào)幅器增益極限工件塑膠特性,面積大少,形狀-振幅應(yīng)用之種類-鉚焊,點(diǎn)焊,嵌插焊等焊 頭定義材料表面處理焊頭設(shè)計(jì) 長度通常為波長的一半，能產(chǎn)生共鳴的金屬部分可以將振動能量傳遞給塑件。焊焊 頭頭材 料o 鈦合金o 鋁合金o 冷凝鋼焊 頭 設(shè) 計(jì)頻率振幅振幅與應(yīng)力溝槽設(shè)計(jì)全波焊頭復(fù)合（子母）焊頭可更換焊嘴有限元分析特殊焊頭故障檢修頻率 有20Kz,30Kz和40Kz 模具頻率在上/下50Hz范圍以內(nèi) 品質(zhì)好的焊頭 産生最大效率 不易發(fā)熱 不易損壞換能器

13、 生産出品質(zhì)良好和穩(wěn)定産品 客戶安心使用什么是振幅什么是振幅振振 幅幅節(jié)節(jié) 點(diǎn)點(diǎn)輸出振幅與輸入振幅之比。輸出振幅與輸入振幅之比。終值 = 增益量振幅增增 益益:換能器20微米黑色調(diào)幅器焊頭微米換能器20微米綠色調(diào)幅器焊頭微米振 幅 與 應(yīng) 力橫橫 向向 應(yīng)應(yīng) 力力5”3 1/2”全 波 焊 頭復(fù)復(fù) 合合 （子（子 母）焊母）焊 頭頭 可更換焊嘴有 限 元 分 析故 障 檢 修基本的故障信號q 高音噪聲q 空載負(fù)載率高q 對塑件的負(fù)載率不夠q 過載顯示外外 觀觀 檢檢 驗(yàn)驗(yàn)檢 察 其 它 區(qū) 域q 檢察調(diào)幅器和換能器q 檢察螺栓q 檢察組合q 檢察焊嘴模具設(shè)計(jì)結(jié)論 主要因素 膠件材料,大小,高低

14、相差和避位 調(diào)幅器 焊機(jī)功率 模具使用材料 頻率 振幅 應(yīng)力什么是振動摩擦焊接? 振動摩擦焊接是一種改進(jìn)的摩擦焊振動摩擦焊接是一種改進(jìn)的摩擦焊接技術(shù)，用于各種熱塑性塑料件。接技術(shù)，用于各種熱塑性塑料件。 摩擦熱的產(chǎn)生是通過將兩摩擦熱的產(chǎn)生是通過將兩個(gè)塑料件加緊，并往復(fù)振動其中的個(gè)塑料件加緊，并往復(fù)振動其中的一個(gè)塑件。一個(gè)塑件。運(yùn)作原運(yùn)作原理理+電磁線圈電磁線圈框架彈簧支撐臺面上模下模驅(qū)動板彈簧頻頻 率率o 240 Hz (線性)o 100 Hz (軌跡)o 120 Hz (線性)優(yōu)優(yōu) 勢勢 復(fù)雜、不規(guī)則外形 大型塑件 高強(qiáng)度密封 多個(gè)塑件同時(shí)焊接 塑料種類廣泛 汽 車汽車引擎室內(nèi)部件汽車引擎室內(nèi)部件汽車內(nèi)裝品汽車內(nèi)裝品/車體部分車體部分進(jìn)氣歧管燃料過濾器機(jī)油濾清器真空箱清洗液容器水箱動力轉(zhuǎn)向油罐防塵蓋儀表盤（組合）手套箱喇叭箱靠手臺空氣導(dǎo)管大燈組合尾燈車門內(nèi)板保險(xiǎn)桿及安裝架TONER CRG. (LBP)TONER CRG. (LBP)優(yōu)優(yōu) 勢勢 復(fù)雜、不規(guī)則外形 大型塑件 高強(qiáng)度密封 多個(gè)塑件同時(shí)焊接 塑料種類廣泛 熱板焊接焊接周期長焊接周期長能量消耗大能量消耗大熱板上有污物熱板上有污物材料受熱易變性，生產(chǎn)不穩(wěn)定材料受熱易變性，生產(chǎn)不穩(wěn)定散發(fā)氣味，污染環(huán)境散發(fā)氣味，污染環(huán)境材料有局限（材料有局限（PA, PPPA, PP）溶劑/粘結(jié)劑連接周期長