塑料的超聲波焊接

1、在眾多的產(chǎn)品中，塑料的焊接用的可是不少，而且焊接方式也是多式多樣。首先一起來大約了解下，目前常用的各種零件焊接方式（實際上有些我也不曾親自用過）1.超聲波焊接2,振動焊接3,旋轉(zhuǎn)焊接4,熱板焊接5.感應(yīng)焊接6,接觸電阻焊接7,熱氣焊接8,擠出焊接但超聲波焊接和旋轉(zhuǎn)焊接是我們實際中在塑膠產(chǎn)品上應(yīng)用的最多，最廣泛的。接下來只就針對這兩種焊接工藝做講述。其它的焊接工藝，有興趣的朋友可以自已找資料學習研究和是私下找我商討也行。首先，我們一定要真正弄清焊接的原理，只有這樣，才能設(shè)計出好的焊接結(jié)構(gòu)，才能在這種結(jié)構(gòu)上成為真正的工程師，不然你的所謂經(jīng)驗和資料，都將成為你的絆腳石。一,焊接的原理：幾乎所有的焊接

2、，都是將兩焊接零件的焊接端面分子產(chǎn)生運動，使它們相互擴散，相互纏結(jié)。達到相互連接的目的。如我們的超聲波焊接就是利用焊頭的高頻振動，使兩焊接零件高頻磨擦，將機械能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能將兩焊接面的分子溶解，恢復其活性，然后在外作用力的輔助下，分子相互纏結(jié)來達到焊接目的，而我們通常用的502膠水，或是其它粘接劑，膠水本是一種高腐蝕的液體，它將焊接面的分子膨漲，恢復其活性，然后在外作用力的輔助下，分子相互纏結(jié)來達到焊接目的。其實不難明白。焊接就是一個讓分子相互纏結(jié)的過程。二，超聲焊接剖析:2.1:超聲波焊接設(shè)備，相信各位都有見過，還是再來哆嗦一下。如圖:風壓XXX（振嵋變壓器）彈頭做正弦軸向振動高演電輸出

3、3M一武頻電植入電源箱怡麗F、變壓器（輸入高頻電信號,而輸出高頻機械擷（礴能網(wǎng)廠振幅婢頭0超聲零件由上圖我們不難明白，超聲焊的焊接原理：1,輸入低頻電-0-。2.通過電源箱變頻，轉(zhuǎn)換成高頻電輸出3.通過變壓器裝置將高電頻信號轉(zhuǎn)換成機械振動。原理就和電鈴一樣，都是電磁場的高頻切換來實現(xiàn)，這個就是我們所謂的超聲了O- -04.通過振幅變壓器整合振幅- -心5.輸出能量，將焊頭引至身頻振動- -。6.焊頭將塑膠零件高頻摩擦，產(chǎn)生熱能。使塑膠熔化。7.風壓裝置同時下壓運動.將兩零件融合在一起，然后冷卻，達到粘結(jié)目的。接下來著重講下超聲裝備各部件的基本參數(shù)：通過電源箱變頻后，其輸出頻率通常在2050kH

4、z之間，（20kHZ最常用）其振幅通常在1560um.也有時候會將其頻率調(diào)成15Khz.這種聲頻率適合用來超聲較大制件或是較軟的材料，如大型的PP材料外殼等。一但將超聲將塑膠局部熔化后，超聲會立即停止，通常這個超聲過程會在0.51.5S內(nèi)完成。另外一個要了解的是焊頭的材料選擇：總體上來講，如果是用來超聲塑膠，我們一般一般選用質(zhì)量較輕，強度較好，高耐摩擦，超聲傳導較優(yōu)秀的金屬材料來制作。如我們通常用的有，鈦，鋁，或是其它合金。如果是用來作金屬+塑膠嵌件超聲，（可參考我的嵌件設(shè)計教程：選用熱處理鋼就好。三，超聲波焊接頭設(shè)計對于像ABS,PC,HIPS等易于超聲熔接焊的塑膠，其接頭形式通常設(shè)計成以下

5、幾種（設(shè)計方案一）像這種接頭的設(shè)計是不適合用來做超聲熔接焊接的，它需要很長的焊接時間，很大的焊接能量，而且焊完后周邊還有熔膠會溢出，影響產(chǎn)品外觀。需要很醐廨和/才能雕,且會稍,魅外舞雁未改進的接頭設(shè)計（不良的設(shè)計）（設(shè)計方案二）如左圖改進后的超聲線設(shè)計，通常我們做成一條三角形的小骨，這樣會減小焊接能量和時間，（在學術(shù)界用專業(yè)的語言來講，這種小三角骨稱為能量導向器）但是仍然會有小部分溢料，影響外觀。/及時蹦小,但也改進后的接頭設(shè)計（設(shè)計方案三）通常為了防止溢膠影響外觀，我們要做成如左圖形式，將超聲線做在止口內(nèi)，防止塑膠熔體溢出觸口的湖觸設(shè)計（設(shè)計方案四）當產(chǎn)品壁厚不夠，不能做止口結(jié)構(gòu)時，為了防止

6、塑膠熔體溢出影響外觀，通常我們將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)做成如左圖，做一個溢料收集器來防止不不良現(xiàn)像誡小了超聲賴需棘靦,也解決了外溯朔缺胤同時也降臨了因融錯位弓施刮手的感想淞了超聲能量需翩時間,也解決了外觀凝料缺軌丁f|Kwy帶溢料收集器的接頭設(shè)計（設(shè)計方案五）有經(jīng)驗的工程師應(yīng)該都知道，沒有美工線的產(chǎn)品在裝配變形后極易引起上下蓋錯位，從而導致刮手。超聲也是一樣，也有錯位的機率，為了防止有刮手現(xiàn)像，最好還是做一點美工線在上面。帶美工線的止口式超聲接頭設(shè)計介紹完了超聲熔接焊的超聲接頭形式，大家一定在想，那么超聲線的具體參數(shù)要怎么設(shè)計才合理呢？實際上超聲線的參數(shù)與其被超聲零件和材質(zhì)與其體積大小有一定的關(guān)系。通常我是

7、這樣來設(shè)計的，見下表(僅供參考)常用的超聲線設(shè)計尺寸(mm)無定形聚合物半結(jié)晶聚合物尺寸小部件大部件小部常大部件h0.3140.5160.517071.0a609。90。止口的設(shè)計參數(shù)通常如下圖:wH/3gH單止口-H-雙止口有時為了增加超聲波焊接強度，我們也可以在超聲面上做一些紋理，用來做超聲強度改良，如圖:并于增加超聲焊接窗螞有經(jīng)驗的工程師可能也知道，用超聲波焊接完后有時候會出現(xiàn)Gap不均勻的現(xiàn)像，就是有些地方的Gap大，有些地方的Gap小,導致產(chǎn)品十分丑陋，如下圖實例：Gap明顯不均勻，影響產(chǎn)品外觀.為什么會出現(xiàn)這一情況呢？我們在設(shè)計上該如何防止呢？首先我們假設(shè)在超聲波加工設(shè)備上是沒有問

8、題的，那么我們要在設(shè)計上來解決這一現(xiàn)象起來分析不艮其圖改進后的超聲線設(shè)計p可選擇的超聲線設(shè)計不良原因二：超聲零件的材質(zhì)不同，在超聲焊接中，兩被超聲的零件盡可能使用相同的材料。如像PA,它就只能與PA相互超聲連接。POM只能與POMf互超聲。使用不同的材料相互超聲，更嚴重的會有根本無法焊接的現(xiàn)象。相對來講，半結(jié)晶塑膠比較容易出現(xiàn)不易超聲或是超聲不良。如果說因產(chǎn)品需求，我們一定要用兩種不同的材料來進行超聲波焊接，建議將超聲結(jié)構(gòu)做成機械互鎖式，如下圖不良原因三：超聲零件過于潮濕或是零件內(nèi)摻有玻纖或是其它阻燃劑等化學成分，也會導致超困難或是不良現(xiàn)像接下來就是大家比較關(guān)心的超聲線位置與超聲質(zhì)量之間的關(guān)系

9、,TON微也有提過此問題，一起來回顧下這是當年TON微提過的，請問是A超聲質(zhì)量好還是B好。兩者的不同之處僅在于A將超聲線設(shè)計于上蓋上。B將超聲線設(shè)計在下蓋上。不怕的答案是：兩者超聲效果一樣，為什么這樣講呢，且聽我細細道來那么影這個就如果超聲設(shè)備，超聲線設(shè)計參數(shù)及兩零件材料是相同的,響超聲質(zhì)量的就只有超聲線與超聲波焊頭之間的距離了。是我要講的近場焊與遠場焊。什么叫近聲焊？什么叫遠場焊？一般來說，當超聲線與超聲焊頭的距離小于6.3mm時，我們稱為近聲焊，大于6.3mm時，則稱為遠場焊。如圖:筵雁網(wǎng)6.COwww5d虎頭遠場焊一般來講，像普通的塑膠材料，超聲線和焊頭距離越近越好,那樣更加容易產(chǎn)生焊接

10、，但有些特殊材料則只能使用遠場焊來進行焊接，如玻璃，無定形材料。因為使用近場焊容易會合零件產(chǎn)生裂紋或是其它損壞。所以就TONYW題我個人認為單從其超聲效果上來看是一樣的。沒有明顯差別。超聲熔接焊就給各位介紹到這里了，相信各位還有聽說過超聲緊壓焊，超聲埋塑焊，超聲剪切焊，超聲斜坡焊等等，其實原理和超聲熔接焊的原理差不多，只是在超聲線結(jié)構(gòu)及超聲波能量上有些不同，在此，就不做介紹了，以后有用到的朋友，可以和我私下交談八八三：塑膠的旋轉(zhuǎn)焊接本來是不想在這里介紹的，但昨天看到abspom網(wǎng)友在設(shè)計齒輪組時有犯過此錯誤，大家還是吸取一下他的經(jīng)驗，避免后續(xù)工作中也有類似低級錯誤發(fā)生(題如圖：標噩：求助齒輪慢鬲的m噩卯dm(蓄勢待發(fā)2007-9-1108:50資料個人空間短消息加為好友編罐齒輪傳動的問題D1華氣子UI精真帖積技人權(quán)分術(shù)氣限筵能網(wǎng)010手頭有個賽級的齒輪增速機構(gòu)大直齒圓柱齒粒)先出現(xiàn)如下問題；齒輪咬死，無法轉(zhuǎn)動.大京幫忙分析一下是什么原因造成的7為什么他設(shè)計的齒輪組會卡死呢？我們先假設(shè)他的齒輪組在參數(shù)方面沒有問題，實際上他的這個設(shè)計就是一個旋轉(zhuǎn)焊接裝置。我們首先來看一下旋轉(zhuǎn)焊接的原理圖:神旋膂接犍本原理氣端PLASTIC由上圖我們不難明白旋轉(zhuǎn)焊接的原理，它屬于摩擦焊接工藝，是由塑膠兩接觸面相互旋轉(zhuǎn)摩擦，產(chǎn)生高溫將焊面熔化，瞬間由氣動筒將兩零件壓合在一起，