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。
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接合部的接合形状案例
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焊接条件
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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
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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
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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。 |
(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。 |
设计时的注意事项
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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。 |
(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。 |
(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。 |
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