超聲波焊_百度文庫

1、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朔料配件,及一些合成 構件的方法。 目前被運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械堅固及其它的粘接工藝是一種先進的裝配技術! 超聲波焊接不 但有連接裝配功能而且具有防潮、防水的密封效果一、超聲波的優(yōu)點:1,節(jié)能2,無需裝備散煙散熱的通風裝置3,成本低 , 效率高4,容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)!目前工廠常用的超聲波焊接機二、超聲波焊接機的工作原理 !超聲波焊接裝置是通過一個電晶體功能設備將當前 50/60Hz的電頻轉(zhuǎn)變成 20KHz 或 40KHz 的電能高頻電能,供應給轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)

2、換器將電能轉(zhuǎn)換成用于超聲波的機械振動能, 調(diào)壓裝置負責傳輸轉(zhuǎn)變后的機械能至超聲波焊接機的焊頭。焊頭是將機械振動能直接傳輸至需壓合產(chǎn)品的一種聲學裝置! !振動通過焊接工作件傳給粘合面振動磨擦產(chǎn)生熱能使塑膠熔化, 振動會在熔融狀態(tài)物 質(zhì)到達其介面時停止,短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時產(chǎn)生個強分子鍵, 整個 周期通常是不到一秒種便完成,但是其焊接強度卻接近是一塊連著的材料 !三、超聲波焊接的應用領域目前被運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)!四、超聲波焊接的工藝焊接:指的是廣義的將兩個熱塑性塑料產(chǎn)品熔接的過程。當超音停止振動時,固體材料熔化,完成

3、焊接。其接合點強度接近一整塊的連生材料,只要產(chǎn)品的接合面設計得匹配,完全密封是絕對沒有什么問題的,碟合:熔化機械鎖形成一個材質(zhì)不同的塑料螺栓的過程。嵌入:將一個金屬元件嵌入塑料產(chǎn)品的預留孔內(nèi)。具有強度高,成型周期短安裝快速的優(yōu)點! !類似于模具設計中的嵌件!彎曲 /生成音波將配件的一部分熔化再組成一個塑料的突起部位或塑料管或其它擠出配件。 這種方式的 優(yōu)勢在于處理的快速,較小的內(nèi)壓,良好的外觀及對材料本性的克服。點 悍點焊是對沒有預留也或能源控制的兩個熱塑塑料組件的局部焊接。 點焊也能產(chǎn)生一個強有力 的粘合構造, 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)構復雜、 難以進

4、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。它可對膠片實行緊壓合, 還可對紡織品進行整潔的局部剪切與密封?？p合的同時也起到了裝飾的作用。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性。 熱固性材料是通過不可逆反的化學反應生成的, 再 次加熱或加壓均不能使已成型的熱固性產(chǎn)品

5、軟化, 所以傳統(tǒng)上一直認為熱固性材料是不適合 使用超音波的。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合對各種樹脂的要求。 其最主要的因素包括 聚合物結(jié)構,熔化溫度、柔韌性(硬度 、化學結(jié)構。聚合物結(jié)構非結(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并在相當廣泛的壓力 /振幅范圍內(nèi)實現(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(Tm 熔化溫度和再度凝固點。固態(tài)的結(jié)晶 型聚合物是富有彈性的, 能吸收部分高頻機械振動。 所以此類聚合物是不易于將超聲波振動 能量傳至壓合面,幫要求更

6、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的明顯性, 熔化的材 料一旦離開熱源, 溫度有所降低便會導致材料的迅速凝固。 所以必須考慮這類材料的特殊性 (例如:高振幅、接合點的良好設計、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設備才能取 得超聲波焊接的成功。熔化溫度聚合物的熔點越高,其焊接所需的超音波能量越多 .硬度(彈力系數(shù)材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振動是很有影響的。 總的說來, 愈硬的材料其傳導力 愈強。問題一:我以前有做過一個這樣的東東, 在一個表面要求較高的塑膠件是垂直打入一個帶內(nèi)螺絲的金 屬件,要求用 1

7、5KG 的力都拉不出該金屬件,結(jié)果出來的東東都兇多吉少,問題:1,用超聲波打入時,破壞了已有高質(zhì)量塑膠表面,不但是精度達不到了,個別還出現(xiàn)凹凸 什么的2,打好的東東放幾天之后出現(xiàn)裂紋,使得預留孔與金屬件的干涉量一點都不好控制,大了 -開裂,小了 -能承受的拉力不夠3,垂直度不好控制,裝上螺絲之后發(fā)現(xiàn)它老人家居然是斜的最后不得不改用其它方式作罷答:出現(xiàn)以上情況,主要是因為你的金屬件結(jié)構不合理。這種場合的金屬件(銅套外表一 般都要采用花紋(滾花或者條文,花樣很多,有專業(yè)的廠家制造!而且中間腰部還要切一 圈,類似于 “ 退刀槽 ” 一樣的結(jié)構,然后在塑膠件孔內(nèi)預留單邊 0.10.2(根據(jù)花紋的粗細

8、過盈量,再采用超聲波壓入,用夾具保證垂直即可!問題二:如果該產(chǎn)品是防水產(chǎn)品,你的分段超聲線是否導致漏水呢?答:對防水產(chǎn)品來講, 應該是不可取的! !以下是經(jīng)驗之談上次我們公司要模具廠家做一個電池盒, 電池的上下蓋就是用超聲波焊接在一起的。 那 是我第一次接觸到超聲波焊接的概念,廠方的技術員希望結(jié)合處的截面是前面的三種樣式, 當然具體哪一種就根據(jù)你設計的產(chǎn)品的實際情況來定了。 第四種情況是不能接受的。 可能和 rubbin 的內(nèi)容重復了, 不過這是我遇到的實際情況, 大家看看看看吧。 關于超聲的截面形狀, 就不說了, 我這里增加一個對與三角形截面超聲的底下平臺的尺寸, 一般我在手機電池中所 做的

9、超聲線采用 3角形,尺寸高度 0.3-0.4,角度采用 60度,在電池中,由于壁厚有限,一般只有 0.7-1.0, 我們盡量會采用 RUBBIN 所說的 STEP JOINT方式, 但是平臺的尺寸我們 一般會做到 0.6以上,否則容易出現(xiàn)超聲線往里面跑,超聲不牢,另外一種就是壁厚足夠, 采用我圖上所示的那種形狀,里面做個筋擋住它,這樣的超聲效果一般都很好在設計超聲模具時,象我所貼圖中的電池上殼是做在下模,下殼 (綠色的 做在上模,因為下 殼比較淺,這樣超聲時能量損失會比較小另外還需注意一下超聲線的長度, 太長了塑膠超聲時沒地方跑, 不容易壓下去, 需要用較大 的振幅才可以,我常做的超聲線長度一

10、般為 3-4MM實我在實際的設計中一般也是采用 “ cmk123cn ” 兄所講的那種形式,一般的情況為了更好的 保機殼上下蓋在超音波熔接之后的強度, 可以將上下蓋的高度做得不一至, 即打破傳統(tǒng)的設 計觀念,不將 Case 從中間分開,而是整個高度尺寸上下蓋可以做得高一點,上蓋的高度尺 寸可以做得小一點,這樣在超音波熔接之后一般的情況下強度會較中分的要好得多。同時還要注意一點的是, 一般的情況我是將音波線做在上蓋上, 而凹槽部分做在下蓋上, 這 樣做當然也是為提高其強度(個人看法 。對于音波線的高度我一般的情況下會取得比較大,因為根據(jù)前次我所講的 IEC 標準,如音 波線的高度做得太小了,則無

11、法通過此檢驗標準的。以下是我在設計中常用的取值標準:音波線的 H=0.91.0mm,形狀呈三角形,音波線的 W=1.2mm左右 (當然底部還會有一節(jié)過渡段, H=1.5mm左右;下蓋的凹槽:H=1.51.6mm,W=1.51.6mm。這樣熔接之后的美觀線高度一般會在 0.5mm 以下,尺寸做 得好可以達 0.3mm 以下的美觀線(這個看你自己怎么定了 。上面 cmk123cn 兄所講的在做音波線時提到了做成虛線的形式,其實這一招在平時也是滿 有道理的:1. 可以減少溢膠的可能性,一般情況下,做成虛線的音波線很少會有溢膠的現(xiàn)象的啦。2. 有很好的熔接效果,其實這一點我還存在有一點點困惑的,依我個

12、人認為,虛線音波線的 熔接強度應該要比實線音波線的熔接強度低一些。 兄弟們可別拿磚頭扔我哦, 說錯了請指正。 圖片來了 , 但是事先聲明 , 這只是本人在實際設計中用到的經(jīng)驗數(shù)據(jù) , 各位可以做個參考 .超聲粘接是塑膠玩具業(yè)中使用得非常廣泛的一種緊固聯(lián)接的方法, 但并非所有的塑膠都可以超聲粘接的。這跟塑膠的性能有關系,一般來講,非極性化合物 (如 PP , PE 是很難 超聲的, 極性化合物是可以超聲的, 而且極性化合物之間也是可以超聲的, 如 PS 與 PMMA 之間是可以超聲的,典型的產(chǎn)品,如望遠鏡系列,望遠鏡的鏡片是 PMMA 的,而鏡身可能 是 PS 或者 ABS ,就可直接把 PMM

13、A 鏡片超聲粘接到 PS 或者 ABS 鏡身上,而一般來說, 玩具產(chǎn)品中的硬膠使用得最多的就是聚笨乙烯(PS 及其改良品種,所以超聲粘接使用得 最多的就是 PS 。超聲的原理可以被認為是使用振幅很小的高頻振動使得兩個相互接觸的表面在小范圍 內(nèi)劇烈的磨擦, 而使得接觸面發(fā)熱而熔解到一小部分熔膠。 并在壓力的作用下, 熔膠變得凝 固而使得兩個制件粘接到一起。 這個過程很短, 一般在幾秒到十幾秒之間, 而頻率的選擇一 般在 20-40MHZ 之間(注:實際上原理比之復雜,但可以這樣認為超聲的過程是由超聲機來完成的,它主要有三個變量可以選擇:(1頻率、 (2時間、 (3壓力,而一般來說,頻率越高,時間

14、越長,熔膠越多,而壓力越大,凝固的熔膠屋越 薄,對于一個制件來講, 壓力與面積有關,而使得必須要有一定的壓力,合適的時間與頻率 可以保證有足夠的熔膠使得兩制件能夠粘在一起,過多會使得膠件變軟,外流,尺寸減小, 而過少而不能粘牢。對超聲起作用的還有超聲模,超聲模分上下模,上模是金屬的,而下模則可以是樹脂 的, 只要按形狀的要求把制件定位好就可以了。 上模是關系高頻波是通過上模傳遞到制件重 要粘接的位置上影響超聲粘接效果除了調(diào)節(jié)超聲機的工用狀況外,還有材料,環(huán)境與制件結(jié)構,由材料 的自身性能決定是否可以超聲, 而環(huán)境中的濕度也會對超聲起作用, 如尼龍件具有較大的吸 濕性, 使用制件中吸水量較小,

15、而水的存在可以分散高頻振蕩,使得正超聲質(zhì)量下降, 但最 主要的還是結(jié)構,比較常用的三種方法,共同點是有一個四分之一的寬,八分之一的長的超聲線,這樣的 原理是在高頻接觸時, 讓細長的線先熔解再在壓力的作用下分布在被粘接面上, 一方面減少 了因大面積接觸而產(chǎn)生的滑動偏移,另一方面使得熔解液可以控制,可實際 *作中沒有這樣 的規(guī)范,所謂的超聲線就是高 0.3mm 的半圓線。而在實際工作中超聲面臨最大的問題是粘緊力不足, 在落地測試或其它的合理性破壞 測試時開裂。 此時最有效的方式也就是加幾個超聲柱。 所謂的超聲柱就是對應的兩個絲柱能夠緊配在一起,而在超聲時兩個絲柱會粘在一起,而加大超聲的強度。聚合物

16、結(jié)構非結(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并在相當廣泛的壓力 /振幅范圍內(nèi)實現(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(Tm 熔化溫度和再度凝固點。固態(tài)的結(jié)晶 型聚合物是富有彈性的, 能吸收部分高頻機械振動。 所以此類聚合物是不易于將超聲波振動 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的明顯性, 熔化的材 料一旦離開熱源, 溫度有所降低便會導致材料的迅速凝固。 所以必須考慮這類材料

17、的特殊性 (例如:高振幅、接合點的良好設計、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設備才能取 得超聲波焊接的成功。熔化溫度聚合物的熔點越高,其焊接所需的超音波能量越多 .硬度(彈力系數(shù)材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振動是很有影響的。 總的說來, 愈硬的材料其傳導力 愈強。問題一:我以前有做過一個這樣的東東, 在一個表面要求較高的塑膠件是垂直打入一個帶內(nèi)螺絲的金 屬件,要求用 15KG 的力都拉不出該金屬件,結(jié)果出來的東東都兇多吉少,問題:1,用超聲波打入時,破壞了已有高質(zhì)量塑膠表面,不但是精度達不到了,個別還出現(xiàn)凹凸 什么的2,打好的東東放幾天之后出現(xiàn)裂紋,使得預留孔與金屬件的干涉量一點都不好

18、控制,大了 -開裂,小了 -能承受的拉力不夠3,垂直度不好控制,裝上螺絲之后發(fā)現(xiàn)它老人家居然是斜的最后不得不改用其它方式作罷答:出現(xiàn)以上情況,主要是因為你的金屬件結(jié)構不合理。這種場合的金屬件(銅套外表一 般都要采用花紋(滾花或者條文,花樣很多,有專業(yè)的廠家制造!而且中間腰部還要切一 圈,類似于 “ 退刀槽 ” 一樣的結(jié)構,然后在塑膠件孔內(nèi)預留單邊 0.10.2(根據(jù)花紋的粗細 過盈量,再采用超聲波壓入,用夾具保證垂直即可!問題二:如果該產(chǎn)品是防水產(chǎn)品,你的分段超聲線是否導致漏水呢?答:對防水產(chǎn)品來講, 應該是不可取的! !以下是經(jīng)驗之談上次我們公司要模具廠家做一個電池盒, 電池的上下蓋就是用超

19、聲波焊接在一起的。 那 是我第一次接觸到超聲波焊接的概念,廠方的技術員希望結(jié)合處的截面是前面的三種樣式, 當然具體哪一種就根據(jù)你設計的產(chǎn)品的實際情況來定了。 第四種情況是不能接受的。 可能和 rubbin 的內(nèi)容重復了, 不過這是我遇到的實際情況, 大家看看看看吧。 關于超聲的截面形狀, 就不說了, 我這里增加一個對與三角形截面超聲的底下平臺的尺寸, 一般我在手機電池中所 做的超聲線采用 3角形,尺寸高度 0.3-0.4,角度采用 60度,在電池中,由于壁厚有限,一 般只有 0.7-1.0, 我們盡量會采用 RUBBIN 所說的 STEP JOINT方式, 但是平臺的尺寸我們 一般會做到 0.

20、6以上,否則容易出現(xiàn)超聲線往里面跑,超聲不牢,另外一種就是壁厚足夠, 采用我圖上所示的那種形狀,里面做個筋擋住它,這樣的超聲效果一般都很好在設計超聲模具時,象我所貼圖中的電池上殼是做在下模,下殼 (綠色的 做在上模,因為下 殼比較淺,這樣超聲時能量損失會比較小另外還需注意一下超聲線的長度, 太長了塑膠超聲時沒地方跑, 不容易壓下去, 需要用較大 的振幅才可以,我常做的超聲線長度一般為 3-4MM實我在實際的設計中一般也是采用 “ cmk123cn ” 兄所講的那種形式,一般的情況為了更好的 保機殼上下蓋在超音波熔接之后的強度, 可以將上下蓋的高度做得不一至, 即打破傳統(tǒng)的設 計觀念,不將 Ca

21、se 從中間分開,而是整個高度尺寸上下蓋可以做得高一點,上蓋的高度尺 寸可以做得小一點,這樣在超音波熔接之后一般的情況下強度會較中分的要好得多。同時還要注意一點的是, 一般的情況我是將音波線做在上蓋上, 而凹槽部分做在下蓋上, 這 樣做當然也是為提高其強度(個人看法 。對于音波線的高度我一般的情況下會取得比較大,因為根據(jù)前次我所講的 IEC 標準,如音 波線的高度做得太小了,則無法通過此檢驗標準的。以下是我在設計中常用的取值標準:音波線的 H=0.91.0mm,形狀呈三角形,音波線的 W=1.2mm左右 (當然底部還會有一節(jié)過渡段, H=1.5mm左右;下蓋的凹槽:H=1.51.6mm,W=1

22、.51.6mm。這樣熔接之后的美觀線高度一般會在 0.5mm 以下,尺寸做 得好可以達 0.3mm 以下的美觀線(這個看你自己怎么定了 。上面 cmk123cn 兄所講的在做音波線時提到了做成虛線的形式,其實這一招在平時也是滿 有道理的:1. 可以減少溢膠的可能性,一般情況下,做成虛線的音波線很少會有溢膠的現(xiàn)象的啦。2. 有很好的熔接效果,其實這一點我還存在有一點點困惑的,依我個人認為,虛線音波線的 熔接強度應該要比實線音波線的熔接強度低一些。 兄弟們可別拿磚頭扔我哦, 說錯了請指正。 圖片來了 , 但是事先聲明 , 這只是本人在實際設計中用到的經(jīng)驗數(shù)據(jù) , 各位可以做個參考 .超聲粘接是塑膠

23、玩具業(yè)中使用得非常廣泛的一種緊固聯(lián)接的方法, 但并非所有的塑膠都 可以超聲粘接的。這跟塑膠的性能有關系,一般來講,非極性化合物 (如 PP , PE 是很難 超聲的, 極性化合物是可以超聲的, 而且極性化合物之間也是可以超聲的, 如 PS 與 PMMA 之間是可以超聲的,典型的產(chǎn)品,如望遠鏡系列,望遠鏡的鏡片是 PMMA 的,而鏡身可能 是 PS 或者 ABS ,就可直接把 PMMA 鏡片超聲粘接到 PS 或者 ABS 鏡身上,而一般來說,玩具產(chǎn)品中的硬膠使用得最多的就是聚笨乙烯(PS 及其改良品種,所以超聲粘接使用得 最多的就是 PS 。超聲的原理可以被認為是使用振幅很小的高頻振動使得兩個相

24、互接觸的表面在小范圍 內(nèi)劇烈的磨擦, 而使得接觸面發(fā)熱而熔解到一小部分熔膠。 并在壓力的作用下, 熔膠變得凝 固而使得兩個制件粘接到一起。 這個過程很短, 一般在幾秒到十幾秒之間, 而頻率的選擇一 般在 20-40MHZ 之間(注:實際上原理比之復雜,但可以這樣認為超聲的過程是由超聲機來完成的,它主要有三個變量可以選擇:(1頻率、 (2時間、 (3壓力,而一般來說,頻率越高,時間越長,熔膠越多,而壓力越大,凝固的熔膠屋越 薄,對于一個制件來講, 壓力與面積有關,而使得必須要有一定的壓力,合適的時間與頻率 可以保證有足夠的熔膠使得兩制件能夠粘在一起,過多會使得膠件變軟,外流,尺寸減小, 而過少而

25、不能粘牢。對超聲起作用的還有超聲模,超聲模分上下模,上模是金屬的,而下模則可以是樹脂 的, 只要按形狀的要求把制件定位好就可以了。 上模是關系高頻波是通過上模傳遞到制件重 要粘接的位置上影響超聲粘接效果除了調(diào)節(jié)超聲機的工用狀況外,還有材料,環(huán)境與制件結(jié)構,由材料 的自身性能決定是否可以超聲, 而環(huán)境中的濕度也會對超聲起作用, 如尼龍件具有較大的吸 濕性, 使用制件中吸水量較小, 而水的存在可以分散高頻振蕩,使得正超聲質(zhì)量下降, 但最 主要的還是結(jié)構,比較常用的三種方法,共同點是有一個四分之一的寬,八分之一的長的超聲線,這樣的 原理是在高頻接觸時, 讓細長的線先熔解再在壓力的作用下分布在被粘接面

26、上, 一方面減少 了因大面積接觸而產(chǎn)生的滑動偏移,另一方面使得熔解液可以控制,可實際 *作中沒有這樣 的規(guī)范,所謂的超聲線就是高 0.3mm 的半圓線。而在實際工作中超聲面臨最大的問題是粘緊力不足, 在落地測試或其它的合理性破壞 測試時開裂。 此時最有效的方式也就是加幾個超聲柱。 所謂的超聲柱就是對應的兩個絲柱能 夠緊配在一起, 而在超聲時兩個絲柱會粘在一起, 而加大超聲的強度。 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朔料配件,及一些合成構件的方法。目前 被運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械堅固及其它的

27、粘接工藝是一種先進的裝配技術! 超聲波焊接不 但有連接裝配功能而且具有防潮、防水的密封效果一、超聲波的優(yōu)點:1,節(jié)能2,無需裝備散煙散熱的通風裝置3,成本低 , 效率高4,容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)!目前工廠常用的超聲波焊接機二、超聲波焊接機的工作原理 !超聲波焊接裝置是通過一個電晶體功能設備將當前 50/60Hz的電頻轉(zhuǎn)變成 20KHz 或 40KHz 的電能高頻電能,供應給轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將電能轉(zhuǎn)換成用于超聲波的機械振動能, 調(diào)壓裝置負責傳輸轉(zhuǎn)變后的機械能至超聲波焊接機的焊頭。焊頭是將機械振動能直接傳輸至需壓合產(chǎn)品的一種聲學裝置! !振動通過焊接工作件傳給粘合面振動磨擦產(chǎn)生熱能使塑膠熔化, 振動會在

28、熔融狀態(tài)物 質(zhì)到達其介面時停止,短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時產(chǎn)生個強分子鍵, 整個 周期通常是不到一秒種便完成,但是其焊接強度卻接近是一塊連著的材料 !三、超聲波焊接的應用領域目前被運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)!四、超聲波焊接的工藝焊接:指的是廣義的將兩個熱塑性塑料產(chǎn)品熔接的過程。當超音停止振動時,固體材料熔化,完成焊接。其接合點強度接近一整塊的連生材料,只要產(chǎn)品的接合面設計得匹配,完全密封是絕對沒有什么問題的,碟合:熔化機械鎖形成一個材質(zhì)不同的塑料螺栓的過程。嵌入:將一個金屬元件嵌入塑料產(chǎn)品的預留孔內(nèi)。具有強度高,成型周期短安裝

29、快速的優(yōu)點! !類似于模具設計中的嵌件!彎曲 /生成音波將配件的一部分熔化再組成一個塑料的突起部位或塑料管或其它擠出配件。 這種方式的 優(yōu)勢在于處理的快速,較小的內(nèi)壓,良好的外觀及對材料本性的克服。點 悍點焊是對沒有預留也或能源控制的兩個熱塑塑料組件的局部焊接。 點焊也能產(chǎn)生一個強有力 的粘合構造, 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)構復雜、 難以進入接合面的產(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。它可對膠片實行緊壓合, 還可對紡

30、織品進行整潔的局部剪切與密封。縫合的同時也起到了裝飾的作用。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性。 熱固性材料是通過不可逆反的化學反應生成的, 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)上一直認為熱固性材料是不適合 使用超音波的。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合對各種樹脂的要求。 其最主要的因素包括 聚合物結(jié)構,熔化溫度、柔韌性(硬度 、化學結(jié)構。聚合物

31、結(jié)構非結(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并在相當廣泛的壓力 /振幅范圍內(nèi)實現(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(Tm 熔化溫度和再度凝固點。固態(tài)的結(jié)晶 型聚合物是富有彈性的, 能吸收部分高頻機械振動。 所以此類聚合物是不易于將超聲波振動 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的明顯性, 熔化的材 料一旦離開熱源, 溫度有所降低便會導致材料的迅速凝固。 所以必須考慮這類材料

32、的特殊性 (例如:高振幅、接合點的良好設計、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設備才能取 得超聲波焊接的成功。熔化溫度聚合物的熔點越高,其焊接所需的超音波能量越多 .硬度(彈力系數(shù)材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振動是很有影響的。 總的說來, 愈硬的材料其傳導力 愈強。問題一:我以前有做過一個這樣的東東, 在一個表面要求較高的塑膠件是垂直打入一個帶內(nèi)螺絲的金 屬件,要求用 15KG 的力都拉不出該金屬件,結(jié)果出來的東東都兇多吉少,問題:1,用超聲波打入時,破壞了已有高質(zhì)量塑膠表面,不但是精度達不到了,個別還出現(xiàn)凹凸 什么的2,打好的東東放幾天之后出現(xiàn)裂紋,使得預留孔與金屬件的干涉量一點都不好

33、控制,大了 -開裂,小了 -能承受的拉力不夠3,垂直度不好控制,裝上螺絲之后發(fā)現(xiàn)它老人家居然是斜的最后不得不改用其它方式作罷答:出現(xiàn)以上情況,主要是因為你的金屬件結(jié)構不合理。這種場合的金屬件(銅套外表一 般都要采用花紋(滾花或者條文,花樣很多,有專業(yè)的廠家制造!而且中間腰部還要切一 圈,類似于 “ 退刀槽 ” 一樣的結(jié)構,然后在塑膠件孔內(nèi)預留單邊 0.10.2(根據(jù)花紋的粗細 過盈量,再采用超聲波壓入,用夾具保證垂直即可!問題二:如果該產(chǎn)品是防水產(chǎn)品,你的分段超聲線是否導致漏水呢?答:對防水產(chǎn)品來講, 應該是不可取的! !以下是經(jīng)驗之談上次我們公司要模具廠家做一個電池盒, 電池的上下蓋就是用超

34、聲波焊接在一起的。 那 是我第一次接觸到超聲波焊接的概念,廠方的技術員希望結(jié)合處的截面是前面的三種樣式, 當然具體哪一種就根據(jù)你設計的產(chǎn)品的實際情況來定了。 第四種情況是不能接受的。 可能和 rubbin 的內(nèi)容重復了, 不過這是我遇到的實際情況, 大家看看看看吧。 關于超聲的截面形狀, 就不說了, 我這里增加一個對與三角形截面超聲的底下平臺的尺寸, 一般我在手機電池中所 做的超聲線采用 3角形,尺寸高度 0.3-0.4,角度采用 60度,在電池中,由于壁厚有限,一 般只有 0.7-1.0, 我們盡量會采用 RUBBIN 所說的 STEP JOINT方式, 但是平臺的尺寸我們 一般會做到 0.

35、6以上,否則容易出現(xiàn)超聲線往里面跑,超聲不牢,另外一種就是壁厚足夠, 采用我圖上所示的那種形狀,里面做個筋擋住它,這樣的超聲效果一般都很好在設計超聲模具時,象我所貼圖中的電池上殼是做在下模,下殼 (綠色的 做在上模,因為下 殼比較淺,這樣超聲時能量損失會比較小另外還需注意一下超聲線的長度, 太長了塑膠超聲時沒地方跑, 不容易壓下去, 需要用較大 的振幅才可以,我常做的超聲線長度一般為 3-4MM實我在實際的設計中一般也是采用 “ cmk123cn ” 兄所講的那種形式,一般的情況為了更好的 保機殼上下蓋在超音波熔接之后的強度, 可以將上下蓋的高度做得不一至, 即打破傳統(tǒng)的設 計觀念,不將 Ca

36、se 從中間分開,而是整個高度尺寸上下蓋可以做得高一點,上蓋的高度尺 寸可以做得小一點,這樣在超音波熔接之后一般的情況下強度會較中分的要好得多。同時還要注意一點的是, 一般的情況我是將音波線做在上蓋上, 而凹槽部分做在下蓋上, 這 樣做當然也是為提高其強度(個人看法 。對于音波線的高度我一般的情況下會取得比較大,因為根據(jù)前次我所講的 IEC 標準,如音 波線的高度做得太小了,則無法通過此檢驗標準的。以下是我在設計中常用的取值標準:音波線的 H=0.91.0mm,形狀呈三角形,音波線的 W=1.2mm左右 (當然底部還會有一節(jié)過渡段, H=1.5mm左右;下蓋的凹槽:H=1.51.6mm,W=1

37、.51.6mm。這樣熔接之后的美觀線高度一般會在 0.5mm 以下,尺寸做 得好可以達 0.3mm 以下的美觀線(這個看你自己怎么定了 。上面 cmk123cn 兄所講的在做音波線時提到了做成虛線的形式,其實這一招在平時也是滿 有道理的:1. 可以減少溢膠的可能性,一般情況下,做成虛線的音波線很少會有溢膠的現(xiàn)象的啦。2. 有很好的熔接效果,其實這一點我還存在有一點點困惑的,依我個人認為,虛線音波線的 熔接強度應該要比實線音波線的熔接強度低一些。 兄弟們可別拿磚頭扔我哦, 說錯了請指正。 圖片來了 , 但是事先聲明 , 這只是本人在實際設計中用到的經(jīng)驗數(shù)據(jù) , 各位可以做個參考 .超聲粘接是塑膠

38、玩具業(yè)中使用得非常廣泛的一種緊固聯(lián)接的方法, 但并非所有的塑膠都 可以超聲粘接的。這跟塑膠的性能有關系,一般來講,非極性化合物 (如 PP , PE 是很難 超聲的, 極性化合物是可以超聲的, 而且極性化合物之間也是可以超聲的, 如 PS 與 PMMA 之間是可以超聲的,典型的產(chǎn)品,如望遠鏡系列,望遠鏡的鏡片是 PMMA 的,而鏡身可能 是 PS 或者 ABS ,就可直接把 PMMA 鏡片超聲粘接到 PS 或者 ABS 鏡身上,而一般來說,玩具產(chǎn)品中的硬膠使用得最多的就是聚笨乙烯(PS 及其改良品種,所以超聲粘接使用得 最多的就是 PS 。超聲的原理可以被認為是使用振幅很小的高頻振動使得兩個相

39、互接觸的表面在小范圍 內(nèi)劇烈的磨擦, 而使得接觸面發(fā)熱而熔解到一小部分熔膠。 并在壓力的作用下, 熔膠變得凝 固而使得兩個制件粘接到一起。 這個過程很短, 一般在幾秒到十幾秒之間, 而頻率的選擇一 般在 20-40MHZ 之間(注:實際上原理比之復雜,但可以這樣認為超聲的過程是由超聲機來完成的,它主要有三個變量可以選擇:(1頻率、 (2時間、 (3壓力,而一般來說,頻率越高,時間越長,熔膠越多,而壓力越大,凝固的熔膠屋越 薄,對于一個制件來講, 壓力與面積有關,而使得必須要有一定的壓力,合適的時間與頻率 可以保證有足夠的熔膠使得兩制件能夠粘在一起,過多會使得膠件變軟,外流,尺寸減小, 而過少而

40、不能粘牢。對超聲起作用的還有超聲模,超聲模分上下模,上模是金屬的,而下模則可以是樹脂 的, 只要按形狀的要求把制件定位好就可以了。 上模是關系高頻波是通過上模傳遞到制件重 要粘接的位置上影響超聲粘接效果除了調(diào)節(jié)超聲機的工用狀況外,還有材料,環(huán)境與制件結(jié)構,由材料 的自身性能決定是否可以超聲, 而環(huán)境中的濕度也會對超聲起作用, 如尼龍件具有較大的吸 濕性, 使用制件中吸水量較小, 而水的存在可以分散高頻振蕩,使得正超聲質(zhì)量下降, 但最 主要的還是結(jié)構,比較常用的三種方法,共同點是有一個四分之一的寬,八分之一的長的超聲線,這樣的 原理是在高頻接觸時, 讓細長的線先熔解再在壓力的作用下分布在被粘接面

41、上, 一方面減少 了因大面積接觸而產(chǎn)生的滑動偏移,另一方面使得熔解液可以控制,可實際 *作中沒有這樣 的規(guī)范,所謂的超聲線就是高 0.3mm 的半圓線。而在實際工作中超聲面臨最大的問題是粘緊力不足, 在落地測試或其它的合理性破壞 測試時開裂。 此時最有效的方式也就是加幾個超聲柱。 所謂的超聲柱就是對應的兩個絲柱能 夠緊配在一起,而在超聲時兩個絲柱會粘在一起,而加大超聲的強度。聚合物結(jié)構非結(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并在相當廣泛的壓力 /振幅范圍內(nèi)實現(xiàn)良好的焊 接。半結(jié)晶型聚合物分子排列有序,

42、有明顯的熔點(Tm 熔化溫度和再度凝固點。固態(tài)的結(jié)晶 型聚合物是富有彈性的, 能吸收部分高頻機械振動。 所以此類聚合物是不易于將超聲波振動 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的明顯性, 熔化的材 料一旦離開熱源, 溫度有所降低便會導致材料的迅速凝固。 所以必須考慮這類材料的特殊性 (例如:高振幅、接合點的良好設計、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設備才能取 得超聲波焊接的成功。熔化溫度聚合物的熔點越高,其焊接所需的超音波能量越多 .硬度(彈力系數(shù)材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振

43、動是很有影響的。 總的說來, 愈硬的材料其傳導力 愈強。問題一:我以前有做過一個這樣的東東, 在一個表面要求較高的塑膠件是垂直打入一個帶內(nèi)螺絲的金 屬件,要求用 15KG 的力都拉不出該金屬件,結(jié)果出來的東東都兇多吉少,問題:1,用超聲波打入時,破壞了已有高質(zhì)量塑膠表面,不但是精度達不到了,個別還出現(xiàn)凹凸 什么的2,打好的東東放幾天之后出現(xiàn)裂紋,使得預留孔與金屬件的干涉量一點都不好控制,大了-開裂,小了 -能承受的拉力不夠3,垂直度不好控制,裝上螺絲之后發(fā)現(xiàn)它老人家居然是斜的最后不得不改用其它方式作罷答:出現(xiàn)以上情況,主要是因為你的金屬件結(jié)構不合理。這種場合的金屬件(銅套外表一 般都要采用花紋

44、(滾花或者條文,花樣很多,有專業(yè)的廠家制造!而且中間腰部還要切一 圈,類似于 “ 退刀槽 ” 一樣的結(jié)構,然后在塑膠件孔內(nèi)預留單邊 0.10.2(根據(jù)花紋的粗細 過盈量,再采用超聲波壓入,用夾具保證垂直即可!問題二:如果該產(chǎn)品是防水產(chǎn)品,你的分段超聲線是否導致漏水呢?答:對防水產(chǎn)品來講, 應該是不可取的! !以下是經(jīng)驗之談上次我們公司要模具廠家做一個電池盒, 電池的上下蓋就是用超聲波焊接在一起的。 那 是我第一次接觸到超聲波焊接的概念,廠方的技術員希望結(jié)合處的截面是前面的三種樣式, 當然具體哪一種就根據(jù)你設計的產(chǎn)品的實際情況來定了。 第四種情況是不能接受的。 可能和 rubbin 的內(nèi)容重復了

45、, 不過這是我遇到的實際情況, 大家看看看看吧。 關于超聲的截面形狀, 就不說了, 我這里增加一個對與三角形截面超聲的底下平臺的尺寸, 一般我在手機電池中所 做的超聲線采用 3角形,尺寸高度 0.3-0.4,角度采用 60度,在電池中,由于壁厚有限,一 般只有 0.7-1.0, 我們盡量會采用 RUBBIN 所說的 STEP JOINT方式, 但是平臺的尺寸我們 一般會做到 0.6以上,否則容易出現(xiàn)超聲線往里面跑,超聲不牢,另外一種就是壁厚足夠, 采用我圖上所示的那種形狀,里面做個筋擋住它,這樣的超聲效果一般都很好在設計超聲模具時,象我所貼圖中的電池上殼是做在下模,下殼 (綠色的 做在上模,因

46、為下 殼比較淺,這樣超聲時能量損失會比較小另外還需注意一下超聲線的長度, 太長了塑膠超聲時沒地方跑, 不容易壓下去, 需要用較大 的振幅才可以,我常做的超聲線長度一般為 3-4MM實我在實際的設計中一般也是采用 “ cmk123cn ” 兄所講的那種形式,一般的情況為了更好的 保機殼上下蓋在超音波熔接之后的強度, 可以將上下蓋的高度做得不一至, 即打破傳統(tǒng)的設計觀念,不將 Case 從中間分開,而是整個高度尺寸上下蓋可以做得高一點,上蓋的高度尺 寸可以做得小一點,這樣在超音波熔接之后一般的情況下強度會較中分的要好得多。同時還要注意一點的是, 一般的情況我是將音波線做在上蓋上, 而凹槽部分做在下蓋上, 這 樣做當然也是為提高其強度(個人看法 。對于音波線的高度我一般的情況下會取