超聲波焊接常見缺陷及處理辦法

1、超聲波焊接常見缺陷及處理辦法一、強(qiáng)度無法達(dá)到欲求標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然我們必須了解超音波熔接作業(yè)的強(qiáng)度絕不可能達(dá)到一體成型的強(qiáng)度，只能說接近于一體成型的強(qiáng)度，而其熔接強(qiáng)度的要求標(biāo)準(zhǔn)必須仰賴于多項(xiàng)的配合，這些配合是什么呢？ 塑料材質(zhì)： ABS與 ABS相互相熔接的結(jié)果肯定比 ABS與 PC相互熔 接的強(qiáng)度來的強(qiáng)，因?yàn)閮煞N不同的材質(zhì)其熔點(diǎn)也不會(huì)相同，當(dāng)然熔接的強(qiáng)度也不可能相同，雖然我們探討 ABS與 PC這兩種材質(zhì)可否相互熔接？我們的答案是絕對可以熔接，但是否熔接后的強(qiáng)度就是我們所要的？那就不一定了！而從另一方面思考假使 ABS與耐隆、 PP、PE相熔的情形又如何呢？如果超音波 HORN瞬間發(fā)出 150 度的

2、熱能，雖然 ABS材質(zhì)己經(jīng)熔化，但是耐隆、 PVC、PP、PE只是軟化而已。我們繼續(xù)加溫到 270 度以上，此時(shí)耐隆、 PVC、PP、PE已經(jīng)可達(dá)于超音波熔接溫度，但 ABS材質(zhì)已解析為另外分子結(jié)構(gòu)了！由以上論述即可歸納出三點(diǎn)結(jié)論： .相同熔點(diǎn)的塑料材質(zhì)熔接強(qiáng)度愈強(qiáng)。 .塑料材質(zhì)熔點(diǎn)差距愈大，熔接強(qiáng)度愈小。 .塑料材質(zhì)的密度愈高（硬質(zhì)）會(huì)比密度愈低（韌性高）的熔接強(qiáng)度高。二、制品表面產(chǎn)生傷痕或裂痕。在超音波熔接作業(yè)中，產(chǎn)品表面產(chǎn)生傷痕、結(jié)合處斷裂或有裂痕是常見的。因?yàn)樵诔舨ㄗ鳂I(yè)中會(huì)產(chǎn)生兩種情形： 1.高熱能直接接觸塑料產(chǎn)品表面 2. 振動(dòng)傳導(dǎo)。所以超音波發(fā)振作用于塑料產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品表面就容易發(fā)

3、生燙傷，而 1m/m 以內(nèi)肉厚較薄之塑料柱或孔，也極易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，這是超音波作業(yè)先決現(xiàn)象是無可避免的。而在另一方面，有因超音波輸出能量的不足(分機(jī)臺(tái)與HORN上模 )，在振動(dòng)摩擦能量轉(zhuǎn)換為熱能時(shí)需要用長時(shí)間來熔接，以累積熱能來彌補(bǔ)輸出功率的不足。此種熔接方式，不是在瞬間達(dá)到的振動(dòng)摩擦熱能，而需靠熔接時(shí)間來累積熱能，期使塑料產(chǎn)品之熔點(diǎn)到達(dá)成為熔接效果，如此將造成熱能停留在產(chǎn)品表面過久，而所累積的溫度與壓力也將造成產(chǎn)品的燙傷、震1 / 6斷或破裂。是以此時(shí)必須考慮功率輸出 (段數(shù) )、熔接時(shí)間、動(dòng)態(tài)壓力等配合因素，來克服此種作業(yè)缺失。解決方法：1.降低壓力。2.減少延遲時(shí)間（提早發(fā)振)）。3.減

4、少熔接時(shí)間。4.引用介質(zhì)覆蓋（如袋）。5.模治具表面處理（硬化或鍍鉻）。6.機(jī)臺(tái)段數(shù)降低或減少上模擴(kuò)大比。7.易震裂或斷之產(chǎn)品，治具宜制成緩沖，如軟性樹脂或覆蓋軟木塞等（此項(xiàng)指不影響熔接強(qiáng)度）。8.易斷裂產(chǎn)品于直角處加角。三、制品產(chǎn)生扭曲變形。發(fā)生這種變形我們規(guī)納其原因有三：1.本體與欲熔接物或蓋因角度或弧度無法相互吻合.2.產(chǎn)品肉厚薄 (2m/m 以內(nèi) )且長度超出 60m/m 以上 .3.產(chǎn)品因射出成型壓力等條件導(dǎo)致變形扭曲.所以當(dāng)我們的產(chǎn)品經(jīng)超音波作業(yè)而發(fā)生變形時(shí)，從表面看來好像是超音波熔接的原因，然而這只是一種結(jié)果，塑料產(chǎn)品未熔接前的任何因素，熔接后就形成何種結(jié)果。如果沒有針對主因去探

5、討，那將耗費(fèi)很多時(shí)間在處理不對癥下藥的問題上，而且在超音波間接傳導(dǎo)熔接作業(yè)中(非直熔 )，6kg 以下的壓力是無法改變塑料的軔性與慣性。所以不要嘗試用強(qiáng)大的壓力，去改變?nèi)劢忧暗淖冃?熔接機(jī)最高壓力為6kg)，包含用模治具的強(qiáng)迫擠壓?；蛟S我們也會(huì)陷入一個(gè)盲2 / 6點(diǎn)，那就是從表面探討變形原因，即未熔接前肉眼看不出，但是經(jīng)完成超音波熔接后，就很明顯的發(fā)現(xiàn)變形。其原因乃產(chǎn)品在熔接前，會(huì)因?qū)劬€的存在，而較難發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品本身各種角度、弧度與余料的累積誤差，而在完成超音波熔接后，卻顯現(xiàn)成肉眼可看到的變形。解決方法：1.降低壓力（壓力最好在2kg 以下）。2.減少超音波熔接時(shí)間（降低強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)）。3.增加硬化

6、時(shí)間（至少0.8 秒以上）。4.分析超音波上下模是否可局部調(diào)整（非必要時(shí)）。5.分析產(chǎn)品變形主因，予以改善。四、制品內(nèi)部零件破壞 超音波熔接后發(fā)生產(chǎn)品破壞原因如下：1.超音波熔接機(jī)功率輸出太強(qiáng).2.超音波能量擴(kuò)大器能量輸出太強(qiáng).3.底模治具受力點(diǎn)懸空，受超音波傳導(dǎo)振動(dòng)而破壞.4.塑料制品高、細(xì)成底部直角，而未設(shè)緩沖疏導(dǎo)能量的R角.5.不正確的超音波加工條件.解決方法：1.提早超音波發(fā)振時(shí)間（避免接觸發(fā)振）。2.降低壓力、減少超音波熔接時(shí)間（降低強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)）。3.減少機(jī)臺(tái)功率段數(shù)或小功率機(jī)臺(tái)。4.降低超音波模具擴(kuò)大比。3 / 65.底模受力處墊緩沖橡膠。6.底模與制品避免懸空或間隙。7.HORN（

7、上模）掏孔后重測頻率。8.上模掏孔后貼上富彈性材料。五、產(chǎn)品產(chǎn)生溢料或毛邊 超音波熔接后產(chǎn)品發(fā)生溢料或毛邊原因如下：1.超音波功率太強(qiáng) .2.超音波熔接時(shí)間太長 .3.空氣壓力（動(dòng)態(tài)）太大.4.上模下壓力 (靜態(tài) )太大 .5.上模 (HORN)能量擴(kuò)大比率太大 .6.塑料制品導(dǎo)熔線太外側(cè)或太高或粗.上述六項(xiàng)為造成超音波熔接作業(yè)后產(chǎn)品發(fā)生溢料毛邊的原因，然而其中最關(guān)鍵性的是在第六項(xiàng)超音波的導(dǎo)熔線開設(shè)，一般在超音波熔接作業(yè)中，空氣壓力大約在 24kg 范圍，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值最佳的超音波導(dǎo)熔線，是在底部 0.40.6m/m 高度 0.30.4m/m 如：此型 ，尖角約呈 60，超出這個(gè)數(shù)值將導(dǎo)至超音波熔

8、接時(shí)間、壓力、機(jī)臺(tái)或上模功率的升高，如此就形成上述 16 項(xiàng)造成溢料與毛邊的原因。解決方法：1.降低壓力、減少超音波熔接時(shí)間（降低強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)）。2.減少機(jī)臺(tái)功率段數(shù)或小功率機(jī)臺(tái)。3.降低超音波模具擴(kuò)大比。4 / 64.使用超音波機(jī)臺(tái)微調(diào)定位固定。5.修改超音波導(dǎo)熔線。六、產(chǎn)品熔接后尺寸無法控制于公差內(nèi) 在超音波熔接作業(yè)中，產(chǎn)品無法控制于公差范圍有其下述原因：1.機(jī)臺(tái)穩(wěn)定性 (能量轉(zhuǎn)換未增設(shè)安全系數(shù)).2.塑料產(chǎn)品變形量超出超音波自然熔合范圍.3.治具定位或承受力不穩(wěn)定.4.超音波上模能量擴(kuò)大輸出不配合.5.熔接加工條件未增設(shè)安全系數(shù).解決方法：1.增加熔接安全系數(shù)（依序由熔接時(shí)間、壓力、功率）。

9、2.啟用微調(diào)固定螺絲（應(yīng)可控制到0.02m/m ）。3.檢查超音波上模輸出能量是否足夠（不足時(shí)增加段數(shù)）。4.檢查治具定位與產(chǎn)品承受力是否穩(wěn)合。5.修改超音波導(dǎo)熔線。超聲波塑料焊接水、氣密導(dǎo)熔線（焊線）設(shè)計(jì)我們欲求產(chǎn)品達(dá)到水、氣密的功能時(shí)，定位與超聲波導(dǎo)熔線是成敗的重要關(guān)鍵，所以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的考慮，如：定位、材質(zhì)、肉厚，與超聲波導(dǎo)熔線的對應(yīng)比例有絕對的關(guān)系。在一般水、氣密的要求，導(dǎo)熔線高度應(yīng)在 0.50.8m/m 之范圍（視產(chǎn)品肉厚而定），如低于 0.5m/m 以下，要達(dá)到水氣密的功能，除非定位設(shè)定要非常標(biāo)準(zhǔn)，而且肉厚有 5 m/m 以上，否則效果不佳。一般要求水氣密的產(chǎn)品其定位與超音波導(dǎo)熔線

10、的方式如下：5 / 6斜 切 式 ：適合水密性及大型產(chǎn)品之熔 接，接觸面角度 =45， x=w/2 ， d=0.30.8mm 為佳。階梯尖式：適合水密性及防止外凸或龜裂之方法，接觸面的角度= 45，x=w/2，d=0.30.8mm 為佳。峰谷尖式：適合水密性且高強(qiáng)度熔接， d=0.30.6mm 內(nèi)側(cè)接觸面之高度 h 依形狀大小而有變化，但 h 約在 12mm 左右。產(chǎn)品實(shí)施超聲波作業(yè)無法達(dá)到水、氣密，除了超聲波導(dǎo)熔線、治具定位、產(chǎn)品本身定位等因素外，超聲波設(shè)定的條件也是一項(xiàng)主因。我們在此更深入探討引響水氣密的另一原因（熔接條件），在我們實(shí)施超音波熔接作業(yè)時(shí)，求效率求快是最基本目標(biāo)，但往往也忽略了其求效率的要領(lǐng)，正常有兩