超聲波焊接常見(jiàn)缺陷及處理辦法

1、超聲波焊接常見(jiàn)缺陷及處理辦法一、強(qiáng)度無(wú)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(shuō)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(lái)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(duì)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

2、音波 HORN 瞬間發(fā)出 150 度的熱能，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：1. 相同熔點(diǎn)的塑料材質(zhì)熔接強(qiáng)度愈強(qiáng)。2 .塑料材質(zhì)熔點(diǎn)差距愈大，熔接強(qiáng)度愈小。3 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(jiàn)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

3、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)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(wú)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(zhǎng)時(shí)間來(lái)熔接，以累積熱能來(lái)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(lái)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(guò)久，而所累積的溫度與壓力也將造成產(chǎn) 品的燙傷、震斷或破裂。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

4、素，來(lái)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. 減少熔接時(shí)間。4. 引用介質(zhì)覆蓋（如PE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(shù)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R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(wú)法相互吻合 .2. 產(chǎn)品肉厚薄 （2m/m 以內(nèi)）且長(zhǎng)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

5、表 面看來(lái)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(méi)有針對(duì)主因去探討，那將耗費(fèi)很多時(shí) 間在處理不對(duì)癥下藥的問(wèn)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(wú)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

6、 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）

7、。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。5. 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 （上模）掏孔后重測(cè)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(zhǎng) .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

8、六項(xiàng)超音波的導(dǎo) 熔線開(kāi)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女口：此型,尖角約呈60 °超出這個(gè)數(shù)值將導(dǎo)至超音波熔接時(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. 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(wú)法控制于公差內(nèi)在超音波熔接作業(yè)中，產(chǎn)品無(wú)法控制于公差范圍有 其下述原因：1. 機(jī)臺(tái)穩(wěn)定性

9、 （ 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）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

10、導(dǎo)熔線的對(duì)應(yīng) 比例有絕對(duì)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) 熔線的方式如下： 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(wú)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?cè)诖烁钊胩接懸?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)，