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(lái)大約了解下，目前常用的各種零件焊接方式（實(shí)際上有些我也不曾親自用過(guò)）1.超聲波焊接2,振動(dòng)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(shí)際中在塑膠產(chǎn)品上應(yīng)用的最多，最廣泛的。接下來(lái)只就針對(duì)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(xué)習(xí)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(jì)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(yàn)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(yùn)動(dòng)，使它們相互擴(kuò)散，相互纏結(jié)。達(dá)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(dòng)，使兩焊接零件高頻磨擦，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能將兩焊接面的分子溶解，恢復(fù)其活性，然后在外作用力的輔助下，分子相互纏結(jié)來(lái)達(dá)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(fù)其活性，然后在外作用力的輔助下，分子相互纏結(jié)來(lái)達(dá)到焊接目的。其實(shí)不難明白。焊接就是一個(gè)讓分子相互纏結(jié)的過(guò)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(jiàn)過(guò)，還是再來(lái)哆嗦一下。如圖:風(fēng)壓XXX（振嵋變壓器）彈頭做正弦軸向振動(dòng)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(hào),而輸出高頻機(jī)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(guò)電源箱變頻，轉(zhuǎn)換成高頻電輸出3.通過(guò)變壓器裝置將高電頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)。原理就和電鈴一樣，都是電磁場(chǎng)的高頻切換來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)就是我們所謂的超聲了O- -04.通過(guò)振幅變壓器整合振幅- -心5.輸出能量，將焊頭引至身頻振動(dòng)- -。6.焊頭將塑膠零件高頻摩擦，產(chǎn)生熱能。使塑膠熔化。7.風(fēng)壓裝置同時(shí)下壓運(yùn)動(dòng).將兩零件融合在一起，然后冷卻，達(dá)到粘結(jié)目的。接下來(lái)著重講下超聲裝備各部件的基本參數(shù)：通過(guò)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(shí)候會(huì)將其頻率調(diào)成15Khz.這種聲頻率適合用來(lái)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(huì)立即停止，通常這個(gè)超聲過(guò)程會(huì)在0.51.5S內(nèi)完成。另外一個(gè)要了解的是焊頭的材料選擇：總體上來(lái)講，如果是用來(lái)超聲塑膠，我們一般一般選用質(zhì)量較輕，強(qiáng)度較好，高耐摩擦，超聲傳導(dǎo)較優(yōu)秀的金屬材料來(lái)制作。如我們通常用的有，鈦，鋁，或是其它合金。如果是用來(lái)作金屬+塑膠嵌件超聲，（可參考我的嵌件設(shè)計(jì)教程：選用熱處理鋼就好。三，超聲波焊接頭設(shè)計(jì)對(duì)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(jì)成以下

5、幾種（設(shè)計(jì)方案一）像這種接頭的設(shè)計(jì)是不適合用來(lái)做超聲熔接焊接的，它需要很長(zhǎng)的焊接時(shí)間，很大的焊接能量，而且焊完后周邊還有熔膠會(huì)溢出，影響產(chǎn)品外觀。需要很醐廨和/才能雕,且會(huì)稍,魅外舞雁未改進(jìn)的接頭設(shè)計(jì)（不良的設(shè)計(jì)）（設(shè)計(jì)方案二）如左圖改進(jìn)后的超聲線設(shè)計(jì)，通常我們做成一條三角形的小骨，這樣會(huì)減小焊接能量和時(shí)間，（在學(xué)術(shù)界用專業(yè)的語(yǔ)言來(lái)講，這種小三角骨稱為能量導(dǎo)向器）但是仍然會(huì)有小部分溢料，影響外觀。/及時(shí)蹦小,但也改進(jìn)后的接頭設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)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(jì)（設(shè)計(jì)方案四）當(dāng)產(chǎn)品壁厚不夠，不能做止口結(jié)構(gòu)時(shí)，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(gè)溢料收集器來(lái)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(shí)也降臨了因融錯(cuò)位弓施刮手的感想淞了超聲能量需翩時(shí)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(jì)（設(shè)計(jì)方案五）有經(jīng)驗(yàn)的工程師應(yīng)該都知道，沒(méi)有美工線的產(chǎn)品在裝配變形后極易引起上下蓋錯(cuò)位，從而導(dǎo)致刮手。超聲也是一樣，也有錯(cuò)位的機(jī)率，為了防止有刮手現(xiàn)像，最好還是做一點(diǎn)美工線在上面。帶美工線的止口式超聲接頭設(shè)計(jì)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(jì)才合理呢？實(shí)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(lái)設(shè)計(jì)的，見(jiàn)下表(僅供參考)常用的超聲線設(shè)計(jì)尺寸(mm)無(wú)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(jì)參數(shù)通常如下圖:wH/3gH單止口-H-雙止口有時(shí)為了增加超聲波焊接強(qiáng)度，我們也可以在超聲面上做一些紋理，用來(lái)做超聲強(qiáng)度改良，如圖:并于增加超聲焊接窗螞有經(jīng)驗(yàn)的工程師可能也知道，用超聲波焊接完后有時(shí)候會(huì)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(dǎo)致產(chǎn)品十分丑陋，如下圖實(shí)例：Gap明顯不均勻，影響產(chǎn)品外觀.為什么會(huì)出現(xiàn)這一情況呢？我們?cè)谠O(shè)計(jì)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(méi)有問(wèn)

8、題的，那么我們要在設(shè)計(jì)上來(lái)解決這一現(xiàn)象起來(lái)分析不艮其圖改進(jìn)后的超聲線設(shè)計(jì)p可選擇的超聲線設(shè)計(jì)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(yán)重的會(huì)有根本無(wú)法焊接的現(xiàn)象。相對(duì)來(lái)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(shuō)因產(chǎn)品需求，我們一定要用兩種不同的材料來(lái)進(jìn)行超聲波焊接，建議將超聲結(jié)構(gòu)做成機(jī)械互鎖式，如下圖不良原因三：超聲零件過(guò)于潮濕或是零件內(nèi)摻有玻纖或是其它阻燃劑等化學(xué)成分，也會(huì)導(dǎo)致超困難或是不良現(xiàn)像接下來(lái)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(guò)此問(wèn)題，一起來(lái)回顧下這是當(dāng)年TON微提過(guò)的，請(qǐng)問(wèn)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(jì)于上蓋上。B將超聲線設(shè)計(jì)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(tīng)我細(xì)細(xì)道來(lái)那么影這個(gè)就如果超聲設(shè)備，超聲線設(shè)計(jì)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(chǎng)焊與遠(yuǎn)場(chǎng)焊。什么叫近聲焊？什么叫遠(yuǎn)場(chǎng)焊？一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)超聲線與超聲焊頭的距離小于6.3mm時(shí)，我們稱為近聲焊，大于6.3mm時(shí)，則稱為遠(yuǎn)場(chǎng)焊。如圖:筵雁網(wǎng)6.COwww5d虎頭遠(yuǎn)場(chǎng)焊一般來(lái)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(yuǎn)場(chǎng)焊來(lái)進(jìn)行焊接，如玻璃，無(wú)定形材料。因?yàn)槭褂媒鼒?chǎng)焊容易會(huì)合零件產(chǎn)生裂紋或是其它損壞。所以就TONYW題我個(gè)人認(rèn)為單從其超聲效果上來(lái)看是一樣的。沒(méi)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(tīng)說(shuō)過(guò)超聲緊壓焊，超聲埋塑焊，超聲剪切焊，超聲斜坡焊等等，其實(shí)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(lái)是不想在這里介紹的，但昨天看到abspom網(wǎng)友在設(shè)計(jì)齒輪組時(shí)有犯過(guò)此錯(cuò)誤，大家還是吸取一下他的經(jīng)驗(yàn)，避免后續(xù)工作中也有類似低級(jí)錯(cuò)誤發(fā)生(題如圖：標(biāo)噩：求助齒輪慢鬲的m噩卯dm(蓄勢(shì)待發(fā)2007-9-1108:50資料個(gè)人空間短消息加為好友編罐齒輪傳動(dòng)的問(wèn)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(gè)賽級(jí)的齒輪增速機(jī)構(gòu)大直齒圓柱齒粒)先出現(xiàn)如下問(wèn)題；齒輪咬死，無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng).大京幫忙分析一下是什么原因造成的7為什么他設(shè)計(jì)的齒輪組會(huì)卡死呢？我們先假設(shè)他的齒輪組在參數(shù)方面沒(méi)有問(wèn)題，實(shí)際上他的這個(gè)設(shè)計(jì)就是一個(gè)旋轉(zhuǎn)焊接裝置。我們首先來(lái)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(dòng)筒將兩零件壓合在一起，