超聲波焊接技術(shù)大全

1、超聲波焊接塑料件的設(shè)計(jì)塑料件的設(shè)計(jì)代注塑方式能有效提供比較完美的焊接用塑膠件。光我們決定用超聲波焊接技術(shù)完成熔合時(shí)，塑料件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須首先考慮如下幾點(diǎn)： 1 焊縫的大?。匆紤]所需強(qiáng)度） 2 是否需要水密、氣密 3 是否需要完美的外觀 4 避免塑料熔化或合成物的溢出 5 是否適合焊頭加工要求焊接質(zhì)量可能通過下幾點(diǎn)的控制來獲得： 1 材質(zhì) 2 塑料件的結(jié)構(gòu) 3 焊接線的位置和設(shè)計(jì) 4 焊接面的大小 5 上下表面的位置和松緊度 6 焊頭與塑料件的妝觸面 7 順暢的焊接路徑 8 底模的支持為了獲得完美的、可重復(fù)的熔焊方式，必須遵循三個(gè)主要設(shè)計(jì)方向： 1 最初接觸的兩個(gè)表面必須小，以便將所需能量集

2、中，并盡量減少所需要的總能量（即焊接時(shí)間）來完成熔接。 2 找到適合的固定和對(duì)齊的方法，如塑料件的接插孔、臺(tái)階或企口之類。 3 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(gè)平面上，這樣可使能量轉(zhuǎn)換時(shí)保持一致。下面就對(duì)塑料件設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)進(jìn)行分類舉例說明：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(xiǎn)性，超聲波焊接時(shí)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(huì)引起共振而形成一些集中的能量聚集點(diǎn)，從而產(chǎn)生燒傷、穿孔的情況（

3、如圖1所示），在設(shè)計(jì)時(shí)可以罐狀頂部做如下考慮 1 加厚塑料件 2 增加加強(qiáng)筋3 焊頭中間位置避空1.3尖角如果一個(gè)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(huì)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(xì)小件會(huì)因超聲波振動(dòng)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(jì)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(gè)大的R角，或加加強(qiáng)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(huì)產(chǎn)生干擾和衰減（如圖4所示），根據(jù)材

4、料類型（尤其是半晶體材料）和孔大小，在開口的下端會(huì)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)，而且需要用來傳達(dá)室遞超聲波能量的時(shí)候，特別對(duì)于半晶體材料，超聲波震動(dòng)很難傳遞到加工面（如圖5所示），對(duì)這種設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免。1.7近距離和遠(yuǎn)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(yuǎn)距離焊接則大于6mm，超聲波焊接中的能量在塑料件傳遞時(shí)會(huì)被衰減地傳遞。衰減在低硬底塑料里也較厲害，因此，設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意要讓足夠的能量傳到加工區(qū)域。遠(yuǎn)距離焊接，對(duì)硬膠（如PS，ABS，AS，PMMA）等比較適合，一些半

5、晶體塑料（如POM，PETP，PBTB，PA）通過合適的形狀設(shè)計(jì)也可用于遠(yuǎn)距離焊接。1.8塑料件焊頭接觸面的設(shè)計(jì)注塑件可以設(shè)計(jì)成任何形狀，但是超聲波焊頭并不能隨意制作。形狀、長短均可能影響焊頭頻率、振幅等參數(shù)。焊頭的設(shè)計(jì)需要有一個(gè)基準(zhǔn)面，即按照其工作頻率決定的基準(zhǔn)頻率面?；鶞?zhǔn)頻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(gè)塑料面的30%。一滑、圓弧過渡的塑料件表面，則比標(biāo)準(zhǔn)可以適當(dāng)放寬，且突出位盡量位于塑料件的中部或?qū)ΨQ設(shè)計(jì)。塑料件焊頭接觸面至少大于熔接面，且盡量對(duì)正焊接位，過小的焊頭接觸面（如圖6所示），會(huì)引起較大損傷和變形，以及不理想的熔接效果。在焊頭表面

6、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(shí)，會(huì)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）。 本文來自: 中國連接器論壇 詳細(xì)出處參考：-1-1.html焊接頭材料一般超波焊頭是用鋁鈦合金#7075做的,我也是剛剛開始做實(shí)驗(yàn),第一次的經(jīng)驗(yàn)是,要注意以下幾點(diǎn):1,根據(jù)超波機(jī)型來定焊頭長度.2,還有上下模最主要必須垂直.主要是上模，下模只起固定作用。模具（Horn）材料：鋁6061就可以了。壽命長要用鈦合金。模具小的話，用不銹鋼也可以。目前國內(nèi)用的材料都是或航空鋁材，上海鎂鋁就有得買的，大概在元每公斤上網(wǎng)上查就可以找到這家公司但是焊頭可能由于材料批號(hào)

7、不同，廠家不同會(huì)很難頻率的，需要有專門的測(cè)頻工具做焊時(shí)一定要注意同心度垂直度等條件，不然焊頭做出后會(huì)振動(dòng)，但可能橫向振動(dòng)太大而無法使用各位朋友，我是德國海爾曼超聲波在中國的分支構(gòu)機(jī)技術(shù)服務(wù)人員，如果有超聲波方面的問題可以同我連系：我會(huì)提供從設(shè)計(jì)到應(yīng)用方面的知識(shí)超聲波焊接技術(shù)大全超聲波焊是一種快捷，干凈，有效的裝配工藝，用來裝配處理熱塑性塑料配件，及一些合成構(gòu)件的方法。目前被運(yùn)用的朔膠制品與之間的粘結(jié)，朔膠制品與金屬配件的粘結(jié)及其它非朔膠材料之間的粘結(jié)！它取代了溶劑粘膠機(jī)械堅(jiān)固及其它的粘接工藝是一種先進(jìn)的裝配技術(shù)！超聲波焊接不但有連接裝配功能而且具有防潮、防水的密封效果。 超聲波的優(yōu)點(diǎn)： 1，節(jié)

8、能 2，無需裝備散煙散熱的通風(fēng)裝置 3，成本低,效率高 4，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)！ 超聲波焊接機(jī)的工作原理! 超聲波焊接裝置是通過一個(gè)電晶體功能設(shè)備將當(dāng)前50/60Hz的電頻轉(zhuǎn)變成20KHz或40KHz的電能高頻電能，供應(yīng)給轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將電能轉(zhuǎn)換成用于超聲波的機(jī)械振動(dòng)能，調(diào)壓裝置負(fù)責(zé)傳輸轉(zhuǎn)變后的機(jī)械能至超聲波焊接機(jī)的焊頭。焊頭是將機(jī)械振動(dòng)能直接傳輸至需壓合產(chǎn)品的一種聲學(xué)裝置。 振動(dòng)通過焊接工作件傳給粘合面振動(dòng)磨擦產(chǎn)生熱能使塑膠熔化， 振動(dòng)會(huì)在熔融狀態(tài)物質(zhì)到達(dá)其介面時(shí)停止，短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時(shí)產(chǎn)生個(gè)強(qiáng)分子鍵， 整個(gè)周期通常是不到一秒種便完成，但是其焊接強(qiáng)度卻接近是一塊連著的材料

9、! 焊接： 指的是廣義的將兩個(gè)熱塑性塑料產(chǎn)品熔接的過程。當(dāng)超音停止振動(dòng)時(shí)， 固體材料熔化，完成焊接。其接合點(diǎn)強(qiáng)度接近一整塊的連生材料， 只要產(chǎn)品的接合面設(shè)計(jì)得匹配， 完全密封是絕對(duì)沒有什么問題的， 碟合： 熔化機(jī)械鎖形成一個(gè)材質(zhì)不同的塑料螺栓的過程。 嵌入： 將一個(gè)金屬無件嵌入塑料產(chǎn)品的預(yù)留孔內(nèi)。 具有強(qiáng)度高，成型周期短安裝快速的優(yōu)點(diǎn)！ 類似于模具設(shè)計(jì)中的嵌件！ Ultrasonic Welding 1Ultrasonic Welding 2Ultrasonic Welding 3Ultrasonic Welding 4.彎曲/生成 音波將配件的一部分熔化再組成一個(gè)塑料的突起部位或塑料管或其它

10、擠出配件。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于處理的快速，較小的內(nèi)壓，良好的外觀及對(duì)材料本性的克服。 點(diǎn) 悍 點(diǎn)焊是對(duì)沒有預(yù)留也或能源控制的兩個(gè)熱塑塑料組件的局部焊接。點(diǎn)焊也能產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)有力的粘合構(gòu)造，尤其適合一些大型配件、有突起的塑料片或澆注的熱塑塑料以及那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以進(jìn)入接合面的產(chǎn)品。 剪 切 切和封口一些有序與無序的熱塑材料的超音波工藝。用這種方法密封的邊緣不開裂，且沒有毛邊、卷邊現(xiàn)象。 紡織品/膠片的密封 紡織品品及一些膠片的密封也可用到超音波。它可對(duì)膠片實(shí)行緊壓合，還可對(duì)紡織品進(jìn)行整潔的局部剪切與密封?？p合的同時(shí)也起到了裝飾的作用。 影響超音波焊接的因素 說起熱塑塑料的可焊接力，不能不說到超音波壓

11、合對(duì)各種樹脂的要求。其最主要的因素包括聚合物結(jié)構(gòu)，熔化溫度、柔韌性（硬度）、化學(xué)結(jié)構(gòu)。 聚合物結(jié)構(gòu) 非結(jié)晶聚合物分子排列無序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化 及至流動(dòng)的溫度（Tg玻璃化溫度）。這類樹脂通常能有效傳輸超音速振動(dòng)并在相當(dāng)廣泛的壓力/振幅范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的焊接。 半結(jié)晶型聚合物分子排列有序，有明顯的熔點(diǎn)（Tm熔化溫度）和再度凝固點(diǎn)。固態(tài)的結(jié)晶型聚合物是富有彈性的，能吸收部分高頻機(jī)械振動(dòng)。所以此類聚合物是不易于將超聲波振動(dòng)能量傳至壓合面，幫要求更高的振幅。需要很高的能量（高熔化熱度）才能把半結(jié)晶型的結(jié)構(gòu)打斷從而使材料從結(jié)晶狀態(tài)變?yōu)檎沉鳡顟B(tài)，這也決定了這類材料熔點(diǎn)的明顯性，熔化的材料一旦離開

12、熱源，溫度有所降低便會(huì)導(dǎo)致材料的迅速凝固。所以必須考慮這類材料的特殊性（例如：高振幅、接合點(diǎn)的良好設(shè)計(jì)、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設(shè)備）才能取得超聲波焊接的成功。 聚合物：熱塑性與熱固性 將單體結(jié)合在一起的過程稱為“聚合”。聚合物基本可分為兩大類：熱塑性和熱固性。熱塑性材料加熱成型后還可以重新再次軟化和成型，基所經(jīng)歷的只是狀態(tài)的變化而已-這種特性使決定了熱塑性材料超音波壓合的適應(yīng)性。熱固性材料是通過不可逆反的化學(xué)反應(yīng)生成的，再次加熱或加壓均不能使已成型的熱固性產(chǎn)品軟化，所以傳統(tǒng)上一直認(rèn)為熱固性材料是不適合使用超音波的。 熔化溫度 聚合物的熔點(diǎn)越高，其焊接所需的超音波能量越多. 硬度（彈

13、力系數(shù)） 材料的硬度對(duì)其是否能有效傳輸超音速振動(dòng)是很有影響的?？偟恼f來，愈硬的材料其傳導(dǎo)力愈強(qiáng)。 超聲波熔接 ： 以超聲波頻率振動(dòng)的焊頭，在預(yù)定的時(shí)間及壓力下，磨擦生熱，令塑膠接面相互熔合，既牢固，又方便快捷 超聲波埋插： 由焊頭送到金屬及塑膠間的超聲波震動(dòng)，磨擦生熱令塑膠接觸面熔化，使金屬椿擠入塑膠孔內(nèi)。 超聲波鉚接，成形包覆： 塑膠件上的梢子，通過金屬件的孔，以高震幅焊頭震動(dòng)梢端，使其熔解，順著焊頭的接觸面變?yōu)殂T釘形狀，將金屬板鉚住 超聲波點(diǎn)焊 將兩層塑膠板焊接，焊頭中央的導(dǎo)梢以超波震動(dòng)攢穿上層塑膠板，由于震動(dòng)能產(chǎn)生離析，塑膠接面間接產(chǎn)生磨擦熱，令兩層塑膠板熔接。 二.超聲波塑料焊接的相容

14、性和適應(yīng)性： 熱塑性塑料,由于各種型號(hào)性質(zhì)不同,造成有的容易進(jìn)行超聲焊接,有的不易焊接.如圖表中黑方塊表示兩種塑料的相容性好,容易進(jìn)行超聲焊接,圓圈表示在某些情況下相容,焊接性能尚可,空格表示兩種塑料相容性很差,不易焊接. 超聲波焊接的焊口設(shè)計(jì)： 兩個(gè)熱塑性塑料零件的超聲波焊接要求超聲波振動(dòng)通過焊接頭傳遞到組合件的上半部,最后傳至兩半的結(jié)合處或界面上.在此,振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱能,用以熔化塑料.當(dāng)振動(dòng)停止后,塑料在壓力下固化,在結(jié)合面上產(chǎn)生焊接. 兩個(gè)結(jié)合表面的設(shè)計(jì),對(duì)于獲得最佳焊接結(jié)果來說是非常重要的.有各種各樣的連接設(shè)計(jì),每一種都有特色和優(yōu)點(diǎn).各種設(shè)計(jì)的使用取決于許多因素,例如塑料類型、零件幾

15、何形狀、焊接的要求（即粘性、強(qiáng)度、密封等）. 夾具裝置： 塑料超聲波焊接的一個(gè)重要因素是夾具裝置.夾具裝置的主要用途是固定零件,使之與焊接頭對(duì)準(zhǔn),同時(shí)對(duì)組合件提供適當(dāng)?shù)闹?被焊接的材料、零件幾何形狀、壁厚和零件的對(duì)稱性均可影響能量向界面的傳遞,因此設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須加以考慮. 某些用途,例如鉚接和嵌插,要求在焊接頭接觸區(qū)下面有堅(jiān)硬的承托裝置.鋁質(zhì)的夾具裝置可提供必要的剛度,可以鍍鉻來防止零件出現(xiàn)疤痕和提高耐磨性. 在一些用途中,夾具必須具有一定程度的彈性以保證在連結(jié)區(qū)產(chǎn)生異相狀態(tài).異相狀態(tài)一般在最差的結(jié)合處出現(xiàn),這是待焊接的范圍；不過,由于某些零件材料和幾何形狀,結(jié)合的兩半可能合成一整體,上下同

16、時(shí)振動(dòng),如果這種狀態(tài)出現(xiàn),將承槽由剛性材料改為彈性材料,或者將硬度計(jì)由軟性材料改為另一種材料,往往足以在連結(jié)區(qū)重新建立異相狀態(tài). 簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)性夾具可用木料、環(huán)氧樹脂或熟石膏建造.對(duì)于更精密、更長壽命的夾具將要用鋁、鋼、黃銅、鑄塑尿烷,或其它的彈性材料.夾具設(shè)計(jì)范圍廣,從快速拆卸夾具到簡(jiǎn)單的金屬板均有.應(yīng)用的要求和生產(chǎn)率通常決定夾具的設(shè)計(jì)。 上圖表示簡(jiǎn)單的對(duì)接焊連接和有能量導(dǎo)向部分的理想連接的時(shí)間-溫度曲線.能量導(dǎo)向部分允許迅速焊接,同時(shí)達(dá)到最大的強(qiáng)度.在導(dǎo)向部分的材料如圖示在整個(gè)結(jié)合區(qū)內(nèi)流動(dòng). 上圖表示焊前按要求比例設(shè)計(jì)能量導(dǎo)向部分改進(jìn)對(duì)接焊與導(dǎo)致的材料流動(dòng).工件尺寸的選擇應(yīng)是如圖示能量導(dǎo)向部

17、分熔化后足夠分布于結(jié)合面之間,通常,對(duì)于易焊的樹脂能量導(dǎo)向部分最小高度為0.010英寸（0.25毫米）.對(duì)于某些需要高能量的樹脂,即結(jié)晶型、低剛度或高熔化溫度的非晶型（例如聚碳酸酯、聚砜）樹脂,需要較大的能量定向部分,其最小高度為0.020英寸（0.5毫米）。在工件之間對(duì)齊的方法,例如銷釘和插口,應(yīng)包括在工件設(shè)計(jì)中。必須指出,為熔劑焊封所作的設(shè)計(jì)一般可以修改,以符合超聲波焊接的要求。 要避免： 能量導(dǎo)向部分設(shè)計(jì)的典型錯(cuò)誤是將結(jié)合面削成45度的斜面. 上圖表示這樣做的結(jié)果. 上圖表示便于對(duì)齊的階梯式連接.這種連接設(shè)計(jì)適合于在側(cè)面不宜有過多的熔體或溢料之場(chǎng)合 榫槽連接法： 主要用于焊接和防止內(nèi)外燒

18、化.不過,需要保持榫舌兩側(cè)的間隙使模制較困難.錐度可根據(jù)模塑實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修改,但必須避免在零件之間產(chǎn)生任何障礙。 上圖表示適用于超聲波焊接的各種基本能量導(dǎo)向連接法,這些可作為典型連接部分的參考,對(duì)具體用途應(yīng)稍作修改。 上圖表示需要嚴(yán)密封接時(shí)所用的剪切連接法,特別適合于晶型樹脂（尼龍、聚甲醛、熱塑性聚酯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯硫）.因?yàn)榫蜆渲瑥墓虘B(tài)到熔化改變迅速、溫度范圍窄、能量導(dǎo)向式連接就不是最佳方法,原因是來自導(dǎo)向部分的熔融樹脂在它能與相結(jié)合的表面熔合之前會(huì)迅速凝固. 超聲波焊接的焊口設(shè)計(jì)： 兩個(gè)熱塑性塑料零件的超聲波焊接要求超聲波振動(dòng)通過焊接頭傳遞到組合件的上半部,最后傳至兩半的結(jié)合處或界

19、面上.在此,振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱能,用以熔化塑料.當(dāng)振動(dòng)停止后,塑料在壓力下固化,在結(jié)合面上產(chǎn)生焊接. 兩個(gè)結(jié)合表面的設(shè)計(jì),對(duì)于獲得最佳焊接結(jié)果來說是非常重要的.有各種各樣的連接設(shè)計(jì),每一種都有特色和優(yōu)點(diǎn).各種設(shè)計(jì)的使用取決于許多因素,例如塑料類型、零件幾何形狀、焊接的要求（即粘性、強(qiáng)度、密封等）. 夾具裝置： 塑料超聲波焊接的一個(gè)重要因素是夾具裝置.夾具裝置的主要用途是固定零件,使之與焊接頭對(duì)準(zhǔn),同時(shí)對(duì)組合件提供適當(dāng)?shù)闹?被焊接的材料、零件幾何形狀、壁厚和零件的對(duì)稱性均可影響能量向界面的傳遞,因此設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須加以考慮. 某些用途,例如鉚接和嵌插,要求在焊接頭接觸區(qū)下面有堅(jiān)硬的承托裝置.鋁質(zhì)的夾具裝置可提供必要的剛度,可以鍍鉻來防止零件出現(xiàn)疤痕和提高耐磨性. 在一些用途中,夾具必須具有一定程度的彈性以保證在連結(jié)區(qū)產(chǎn)生異相狀態(tài).異相狀態(tài)一般在最差的結(jié)合處出現(xiàn),這是待焊接的范圍；不過,由于某些零件材料和幾何形狀,結(jié)合的兩半可能合成一整體,上下同時(shí)振動(dòng),如果這種狀態(tài)出現(xiàn),將承槽由剛性材料改為彈性材料,或者將硬度計(jì)由軟性材料改為另一種材料,往往足以在連結(jié)區(qū)重新建立異相狀態(tài). 簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)性夾具可用木料、環(huán)氧樹脂或熟石膏建造.對(duì)于更精密、更長壽命的夾具將要用鋁、鋼、黃銅、鑄塑尿烷,或其它的彈性材料.夾具設(shè)計(jì)范圍廣,從快速拆卸夾具到簡(jiǎn)單的金屬板均有.應(yīng)用的要求和生產(chǎn)率通常決定夾具的設(shè)計(jì)。