超声波焊接技术图文教程

    在进行超声波振动的同时施加压力,使要结合的塑料产品的一部分因摩擦产生热量软化,焊接在一起的方法。
超声波焊接技术图文教程,超声波焊接,成型,第1张

接合部的接合形状案例
(1)
斜面接合
 

    该接合是利用斜面以达到完全的面接合。由于可获得均一的热能及较大的焊接面积,故焊接强度高,气密性好。

    设计时的注意事项

  •     接合部的倾斜角度越大则焊接面积也就越大,但由于结合面不易产生滑动,故需要较大的能源。另一方面,当倾斜角为锐角时,在焊接时会形成压入状态,并因打开接合部而引起变形、降低了融化密合性等,有可能引起不良问题的发生。在设计是我们必须考虑到成型品的厚度,一般成品厚度应设定在30~60的范围内。
  •     将要进行焊接的二个成型品在组合时,确定纵向与横向的焊接深度是尤为重要的。虽然所设定的尺寸会因使用塑料的等级与性能要求而异,但纵向与横向的设定标准则为0.4~0.7mm左右。
  •     为了确保焊接时嵌接状态的稳定性,尽可能地将接合部设计的大一点。实际上成型品的间隙设计的大则不会发生晃荡,且不能有压入。单侧设定为0.05mm左右为最佳。
  •     为了达到焊接后的制品尺寸(进入量)的稳定,必须设有浇口塞。设定位置为可软化焊接的位置。
  •     若想防止在焊接时发生融化飞边时,最好能设有飞边滞留。
  •     以下为最具代表性的斜面接合设计案例,以及该接合形状的焊接强度例。

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(2)
逐次接合

    属于剪切焊接,由振动方向的面接触结合部获得均一的热量,其气密性、焊接强度都十分良好。但是,焊接后所产生的飞边会滞留在表面,特别是不允许有飞边产生时,一定要注意。

    设计时的注意事项

  •     接合部倾斜角度的考虑方法斜面接合一样。同时也要考虑到成型品的厚度,我们希望设定在40~50的范围内。
  •     焊接深度含倾斜部分的设定一般为纵向1.0~1.2mm,横向0.3~0.5mm左右。当纵向的焊接深度发生变化时其焊接强度也会发生变化,焊接量过大的话在焊接时容易产生飞边,由此引发出破裂、气密不良等问题。此外,横向的焊接深度以适当为佳。
  •     间隙的设定斜面接合一样,单侧设定为0.05mm左右。
  •     关於浇口塞方面,也同於焊接深度一样,设定在可确实融化焊接的位置上。
  •     以下为最具代表性的逐次接点设计例,以及该接点形状的焊接强度例。

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(3)
剪切接合

    介于前面所说的斜面接合与逐次接合之间,由于气密性好,能有效地焊接圆形以外的形状,因而经常被使用。
    关于设计时的注意事项,与斜面接合相同。
    以下为最具代表性的剪切接合设计案例,以及该接合形状的焊接强度例。

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(4)
能源定向接合

    这种方式是将能源集中在被称为定向的三角形的凸起部分,由反复冲击产生的热量的接合设计方式。
    其优点是,形状简单,接合部分的限制较小。
    但本公司的产品为结晶性塑料,过分的局部发热引起软化, 熔融,从而引发出压焊应力损失,气密不良等问题,必须引起注意。

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    设计时的注意事项

  •     接合部的三角形凸起部分为正三角形或等边三角形,前端部的角度设定为60~90度左右为最佳。焊接量的高度方向尺寸与设定角度有关,一般在以0.5mm左右。
  •     与三角形凸起部分相接触的另一端的成型品的焊接部分,制品的焊接位置的决定以及设置防止融化引起的飞边外露的沟槽。沟槽必须大于焊接时被软化的三角形凸起部分的体积。此时,三角形的凸起的高度为沟槽深度+焊接深度。
  •     以下为最具代表性的能源定向接合设计例,以及该接合形状的焊接强度例。

 


成型品的设计

(1)
接合部的形状

    接合部的形状以圆形为最佳。在不得已的情况下,一定要设计成角形或异形形状时,则各边缘倒R角,或尽可能地设计成对称形状。

超声波焊接技术图文教程,Duracon图2-10,成型,第10张

(2)
传递距离

    到焊接部的距离越短,焊接能源的损失就越小。可进行良好的焊接作业。
    但是,若圆柱形的成型品为薄型大平板时,焊接位置略高于平板,则从圆柱形接触部分取出等对成型品形状进行必要的修改。

超声波焊接技术图文教程,Duracon图2-11,成型,第11张

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(3)
与圆柱形工具相接触的成型品

    与圆柱形工具相接触的成型品,尽可能的轻量化,且形状简单。
    当与圆柱形工具相接触的成型品含有金属嵌件、轮毂等附件时,因焊接能源传递不及时,很容易导致焊接不良。 有时还会因共振造成金属嵌件部分的融化,轮毂等凸出部分发生破裂。 所以,凸出部分、嵌件等必须放在固定的夹具上,在万不得已的情况下,请倒R角等以增大制品的强度。
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(4)
圆柱形工具的接触面

    请将圆柱形工具的接触面及接合面设计为平面。 若设计为阶梯形的话,则会引发焊接能源的传递不均匀,容易造成焊接不良的。

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(5)
变形

    有必要控制被焊接品的翘曲变形。若发生翘曲变形时,就会导致焊接面的结合不良, 焊接状态不均匀、强度下降、密封性不良等问题。

 


焊接条件

    作为超声波焊接的条件,最重要的是施加焊接能源的时间(振动、焊接时间)长短和压力, 当然,其他条件也是很重要的。

(1)
焊接机的能力

 目前市场上有各种类型的焊接机,但必须选择适合于所焊接产品的形状、尺寸的焊接机。
(2)
圆柱形工具振幅的设定

 与焊接机的能力一样,作为设定焊接机时非常重要的条件之一是, 能顺利进行焊接作业的必需部件。 在对材料进行焊接时,其振幅最低为40μm(双振幅), 有时振幅必须为70~80μm。
(3)
加压力

 使用圆柱形的工具对成型品进行加压。 一般压缩空气压力为0.10.3MPa(压力表),有时会更高一些。 但是,如果采用高压的话,则会阻碍圆柱形的振动。 若对玻璃纤维增强材料进行焊接时,则可适当提高压力以得到良好的焊接制品。
(4)
焊接时间

 因材料的种类与制品的形状而异,有些成型品的焊接时间只需要0.2秒就已足够了。 时间过长会造成过度焊接而产生大量的飞边与气泡,从而导致气密不良,必须注意。
(5)
冷却(保持)时间

 本公司的材料为结晶性塑料,若温度在融点以下,连接部分就会被凝固,通常加压时间保持在0.1~0.2秒之间。
(6)
圆柱形工具的下降速度

 逐次接合过快,受冲击处于压入状态下。此外,采用其他接合方式也会损伤到成型品,因此下降速度在50mm/s左右。
(7)
�k振开始时期

 以圆柱形工具与成型品相接触之前或同时发生振动为佳。若在加压状态后才发生振动,则会导致振幅损失。
(8)
承接工具(图2-15)

 使用这类工具的目的是,为了不妨碍接合部的自由振动,将成型品固定在某一个位置上。 因直接位于接合部的正下方,必须用金属、热固化性塑料等进行设计。
又,为了抑制除能源定向以外的连接部分发生横向变形。 制品与承接工具的间隙(两端)为0.05~0.2mm左右。 此外,务必使圆柱形工具面与承接工具面保持平行。
超声波焊接技术图文教程,超声波焊接,成型,第15张
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