超声波焊接技术大全.doc

超声波焊接塑料件的设计塑料件的设计代注塑方式能有效提供比较完美的焊接用塑胶件光我们决定用超声波焊接技术完成熔合时，塑料件的结构设计必须首先考虑如下几点： 1 焊缝的大小（即要考虑所需强度） 2 是否需要水密、气密 3 是否需要完美的外观 4 避免塑料熔化或合成物的溢出 5 是否适合焊头加工要求焊接质量可能通过下几点的控制来获得： 1 材质 2 塑料件的结构 3 焊接线的位置和设计 4 焊接面的大小 5 上下表面的位置和松紧度 6 焊头与塑料件的妆触面 7 顺畅的焊接路径 8 底模的支持为了获得完美的、可重复的熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向： 1 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 2 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 3 围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相联系互紧密接触的如果可能的话，接触面尽量在同一个平面上，这样可使能量转换时保持一致下面就对塑料件设计中的要点进行分类举例说明：整体塑料件的结构1.1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1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1所示），在设计时可以罐状顶部做如下考虑 ○1 加厚塑料件 ○2 增加加强筋○3 焊头中间位置避空1.3尖角如果一个注塑出来的零件出现应力非常集中的情况，比如尖角位，在超声波的作用下会产生折裂、融化这种情况可考虑在尖角位加R角如图2所示1.4塑料件的附属物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，例如固定梢等（如图3所示）通过以下设计可尽可能减小或消除这种问题：○1 在附属物与主体相交的地方加一个大的R角，或加加强筋 ○2 增加附属物的厚度或直径1.5塑料件孔和间隙如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减（如图4所示），根据材料类型（尤其是半晶体材料）和孔大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免1.6塑料件中薄而弯曲的传递结构被焊头接触的塑件的形状中，如果有薄而弯曲的结构，而且需要用来传达室递超声波能量的时候，特别对于半晶体材料，超声波震动很难传递到加工面（如图5所示），对这种设计应尽量避免。

1.7近距离和远距离焊接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1.8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%一滑、圆弧过渡的塑料件表面，则比标准可以适当放宽，且突出位尽量位于塑料件的中部或对称设计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（如图6所示），会引起较大损伤和变形，以及不理想的熔接效果在焊头表面有损伤纹，或其形状与塑料件配合有少许差异的情况下，焊接时，会在塑料件表面留下伤痕避免方法是：在焊头与塑料件表面之间垫薄膜（例如PE膜等）。

本文来自: 中国连接器论坛[] 详细出处参考： 超声波的优点： 1，节能 2，无需装备散烟散热的通风装置 3，成本低,效率高 4，容易实现自动化生产！ 超声波焊接机的工作原理! 超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60Hz的电频转变成20KHz或40KHz的电能高频电能，供应给转换器转换器将电能转换成用于超声波的机械振动能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波焊接机的焊头焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置 振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使塑胶熔化， 振动会在熔融状态物质到达其介面时停止，短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键， 整个周期通常是不到一秒种便完成，但是其焊接强度却接近是一块连着的材料!! 焊接： 指的是广义的将两个热塑性塑料产品熔接的过程当超音停止振动时， 固体材料熔化，完成焊接其接合点强度接近一整块的连生材料， 只要产品的接合面设计得匹配， 完全密封是绝对没有什么问题的， 碟合： 熔化机械锁形成一个材质不同的塑料螺栓的过程 嵌入： 将一个金属无件嵌入塑料产品的预留孔内 具有强度高，成型周期短安装快速的优点！！ 类似于模具设计中的嵌件！ Ultrasonic Welding 1Ultrasonic Welding 2Ultrasonic Welding 3Ultrasonic Welding 4.弯曲/生成 音波将配件的一部分熔化再组成一个塑料的突起部位或塑料管或其它挤出配件。

这种方式的优势在于处理的快速，较小的内压，良好的外观及对材料本性的克服 点 悍 点焊是对没有预留也或能源控制的两个热塑塑料组件的局部焊接点焊也能产生一个强有力的粘合构造，尤其适合一些大型配件、有突起的塑料片或浇注的热塑塑料以及那些结构复杂、难以进入接合面的产品 剪 切 切和封口一些有序与无序的热塑材料的超音波工艺用这种方法密封的边缘不开裂，且没有毛边、卷边现象 纺织品/胶片的密封 纺织品品及一些胶片的密封也可用到超音波它可对胶片实行紧压合，还可对纺织品进行整洁的局部剪切与密封缝合的同时也起到了装饰的作用 影响超音波焊接的因素 说起热塑塑料的可焊接力，不能不说到超音波压合对各种树脂的要求其最主要的因素包括聚合物结构，熔化温度、柔韧性（硬度）、化学结构 聚合物结构 非结晶聚合物分子排列无序、有明显的使材料逐步变软、熔化 及至流动的温度（Tg玻璃化温度）这类树脂通常能有效传输超音速振动并在相当广泛的压力/振幅范围内实现良好的焊接 半结晶型聚合物分子排列有序，有明显的熔点（Tm熔化温度）和再度凝固点固态的结晶型聚合物是富有弹性的，能吸收部分高频机械振动所以此类聚合物是不易于将超声波振动能量传至压合面，帮要求更高的振幅。

需要很高的能量（高熔化热度）才能把半结晶型的结构打断从而使材料从结晶状态变为粘流状态，这也决定了这类材料熔点的明显性，熔化的材料一旦离开热源，温度有所降低便会导致材料的迅速凝固所以必须考虑这类材料的特殊性（例如：高振幅、接合点的良好设计、与超音夹具的有效接触、及优良的工作设备）才能取得超声波焊接的成功 聚合物：热塑性与热固性 将单体结合在一起的过程称为“聚合”聚合物基本可分为两大类：热塑性和热固性热塑性材料加热成型后还可以重新再次软化和成型，基所经历的只是状态的变化而已-这种特性使决定了热塑性材料超音波压合的适应性热固性材料是通过不可逆反的化学反应生成的，再次加热或加压均不能使已成型的热固性产品软化，所以传统上一直认为热固性材料是不适合使用超音波的 熔化温度 聚合物的熔点越高，其焊接所需的超音波能量越多. 硬度（弹力系数） 材料的硬度对其是否能有效传输超音速振动是很有影响的总的说来，愈硬的材料其传导力愈强 超声波熔接 ： 以超声波频率振动的焊头，在预定的时间及压力下，磨擦生热，令塑胶接面相互熔合，既牢固，又方便快捷 超声波埋插： 由焊头送到金属及塑胶间的超声波震动，磨擦生热令塑胶接触面熔化，使金属椿挤入塑胶孔内。

超声波铆接，成形包覆： 塑胶件上的梢子，通过金属件的孔，以高震幅焊头震动梢端，使其熔解，顺着焊头的接触面变为铆钉形状，将金属板铆住 超声波点焊 将两层塑胶板焊接，焊头中央的导梢以超波震动攒穿上层塑胶板，由于震动能产生离析，塑胶接面间接产生磨擦热，令两层塑胶板熔接 二.超声波塑料焊接的相容性和适应性： 热塑性塑料,由于各种型号性质不同,造成有的容易进行超声焊接,有的不易焊接.如图表中黑方块表示两种塑料的相容性好,容易进行超声焊接,圆圈表示在某些情况下相容,焊接性能尚可,空格表示两种塑料相容性很差,不易焊接. 超声波焊接的焊口设计： 两个热塑性塑料零件的超声波焊接要求超声波振动通过焊接头传递到组合件的上半部,最后传至两半的结合处或界面上.在此,振动能量转换成热能,用以熔化塑料.当振动停止后,塑料在压力下固化,在结合面上产生焊接. 两个结合表面的设计,对于获得最佳焊接结果来说是非常重要的.有各种各样的连接设计,每一种都有特色和优点.各种设计的使用取决于许多因素,例如塑料类型、零件几何形状、焊接的要求（即粘性、强度、密封等）. 夹具装置： 塑料超声波焊接的一个重要因素是夹具装置.夹具装置的主要用途是固定零件,使之与焊接头对准,同时对组合件提供适当的支撑.被焊接的材料、零件几何形状、壁厚和零件的对称性均可影响能量向界面的传递,因此设计夹具时必须加以考虑. 某些用途,例如铆接和嵌插,要求在焊接头接触区下面有坚硬的承托装置.铝质的夹具装置可提供必要的刚度,可以镀铬来防止零件出现疤痕和提高耐磨性. 在一些用途中,夹具必须具有一定程度的弹性以保证在连结区产生异相状态.异相状态一般在最差的结合处出现,这是待焊接的范围；不过,由于某些零件材料和几何形状,结合的两半可能合成一整体,上下同时振动,如果这种状态出现,将承槽由刚性材料改为弹性材料,或者将硬度计由软性材料改为另一种材料,往往足以在连结区重新建立异相状态. 简单的实验性。