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高品质塑料超声焊接的必要条件(中)
发布时间:2018-10-17 9:30:25

塑胶制品表面损坏!

塑胶产品产生溢料或毛边!

塑胶产品焊接后拉力达不到标准!

是什么原因会导致超声焊接过程中各种不良的发生呢?

德召尼克带大家探讨一下怎样获得高品质的塑料超声波焊接?


超声波焊接的影响因素----鱼骨图:


超声波焊接的影响因素


超声设备与夹具设计对焊接效果的影响


超声机主要部件:换能器、调幅器、焊头.

调幅器和焊头的主要材质为:钛合金 或铝合金。

根据产品大小选择适当频率的焊接机,下表为不同频率焊接机能匹配的最大焊头尺寸。

焊接头表面振幅设计

焊接头表面振幅 =  换能器表面振幅 x 调幅器增益 x 焊接头增益

塑料加工中所用的超声波,现有的几种 工作频率有15KHZ,20KHZ,30KHZ, 40KHZ。下表为塑料在不同频率的焊接机中的振幅需求,焊头设计的表面振幅需在焊接基材的振幅范围内。


塑料件的结构


为了获得完美的产品外观、牢固可靠的焊点,必须遵循三个主要设计方向:

最初接触的两个表面必须小,以便将所需能量集中,并尽量减少所需要的总能量(即焊接时间)来完成熔接。

找到适合的固定和对齐的方法,如塑料件的接插孔、台阶或企口之类。

焊头需直接接触并覆盖全部焊接区域,以满足焊接点所需的能量传导。


整体塑料件的结构


塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚,太薄的壁厚有一定的危险性,超声波焊接时是需要加压的,一般气压为2-6kgf/cm2 。所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。

如遇罐状或箱形塑料等,在设计时可以在罐状顶部加厚塑料件 、增加加强筋、焊头中间位置避空等方式防止接触焊头的表面烧伤、穿孔的情况。

注塑件内部或外部表面附带的突出或细小件会因超声波振动产生影响而断裂或脱落,需通过在附属物与主体相交的地方加一个大的R角或加加强筋或增加附属物的厚度与直径等方式尽可能减小或消除这种问题。

为防止超声波传递过程中会产生干扰和衰减,焊接区上方与焊头接触点,塑料件避免设计孔和间隙。

近距离焊接指被焊接位距离焊头接触位在6mm以内,远距离焊接则大于6mm,超声波焊接中的能量在塑料件传递时会被衰减地传递。衰减在低硬底塑料里也较厉害,因此,设计时要特别注意要让足够的能量传到加工区域。 

远距离焊接,对硬胶(如PS,ABS,AS,PMMA)等比较适合,一些半晶体塑料(如POM,PETP,PBTB,PA)通过合适的形状设计也可用于远距离焊接。


塑料件焊头接触面的设计 


注塑件可以设计成任何形状,但是超声波焊头并不能随意制作。形状、长短均可能影响焊头频率、振幅等参数。焊头的设计需要有一个基准面,即按照其工作频率决定的基准频率面。基准频率面一般占到焊头表面的70%以上的面积,所以,注塑件表面的突超等形状最好小于整个塑料面的30%。塑料件焊头接触面至少大于熔接面,且尽量对正焊接位,过小的焊头接触面,会引起较大损伤和变形,以及不理想的熔接效果。 

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