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超聲波塑料焊接機焊接要點
- 2019-03-09-

現代注塑方式能有效提供比較完美的焊接用塑膠件。光抖音成人版決定用超聲波焊接技術完成熔合時,超聲波塑料焊接機焊接要點如下幾點: 

1 焊縫的大小(即要考慮所需強度) 2 是否需要水密、氣密 3 是否需要完美的外觀 4 避免塑料熔化或合成物的溢出 5 是否適合焊頭加工要求 

焊接質量可能通過下幾點的控製來獲得: 

1 材質 2 塑料件的結構 3 焊接線的位置和設計 4 焊接麵的大小 5 上下表麵的位置和鬆緊度 6 焊頭與塑料件的妝觸麵 7 順暢的焊接路徑 8 底模的支持 

為了獲得完美的、可重複的熔焊方式,必須遵循三個主要設計方向: 

1 最初接觸的兩個表麵必須小,以便將所需能量集中,並盡量減少所需要的總能量(即焊接時間)來完成熔接。 

2 找到適合的固定和對齊的方法,如塑料件的接插孔、台階或企口之類。 

3 圍繞著連接界麵的焊接麵必須是統一而且相聯係互緊密接觸的。如果可能的話,接觸麵盡量在同一個平麵上,這樣可使能量轉換時保持一致。 

下麵就對塑料件設計中的要點進行分類舉例說明: 

整體塑料件的結構 

1.1塑料件的結構 

塑料件必須有一定的剛性及足夠的壁厚,太薄的壁厚有一定的危險性,超聲波焊接時是需要加壓的,一般氣壓為2-6kgf/cm2 。所以塑料件必須保證在加壓情況下基本不變形。 

1.2罐狀或箱形塑料等,在其接觸焊頭的表麵會引起共振而形成一些集中的能量聚集點,從而產生燒傷、穿孔的情況,在設計時可以罐狀頂部做如下考慮 ○1 加厚塑料件 ○2 增加加強筋 

○3 焊頭中間位置避空 

1.3尖角 

如果一個注塑出來的零件出現應力非常集中的情況,比如尖角位,在超聲波的作用下會產生折裂、融化。這種情況可考慮在尖角位加R角。 

1.4塑料件的附屬物 

注塑件內部或外部表麵附帶的突出或細小件會因超聲波振動產生影響而斷裂或脫落,例如固定梢等。通過以下設計可盡可能減小或消除這種問題: 

○1 在附屬物與主體相交的地方加一個大的R角,或加加強筋。 ○2 增加附屬物的厚度或直徑。 

1.5塑料件孔和間隙 

如被焊頭接觸的零件有孔或其它開口,則在超聲波傳遞過程中會產生幹擾和衰減,根據材料類型(尤其是半晶體材料)和孔大小,在開口的下端會直接出現少量焊接或完全熔不到的情況,因此要盡量預以避免。 

1.6塑料件中薄而彎曲的傳遞結構 

被焊頭接觸的塑件的形狀中,如果有薄而彎曲的結構,而且需要用來傳達室遞超聲波能量的時候,特別對於半晶體材料,超聲波震動很難傳遞到加工麵,對這種設計應盡量避免。 

1.7近距離和遠距離焊接 

近距離焊接指被焊接位距離焊頭接觸位在6mm以內,遠距離焊接則大於6mm,超聲波焊接中的能量在塑料件傳遞時會被衰減地傳遞。衰減在低硬底塑料裏也較厲害,因此,設計時要特別注意要讓足夠的能量傳到加工區域。 

遠距離焊接,對硬膠(如PS,ABS,AS,PMMA)等比較適合,一些半晶體塑料(如POM,PETP,PBTB,PA)通過合適的形狀設計也可用於遠距離焊接。 

1.8塑料件焊頭接觸麵的設計 

注塑件可以設計成任何形狀,但是超聲波焊頭並不能隨意製作。形狀、長短均可能影響焊頭頻率、振幅等參數。焊頭的設計需要有一個基準麵,即按照其工作頻率決定的基準頻率麵。基準頻率麵一般占到焊頭表麵的70%以上的麵積,所以,注塑件表麵的突超等形狀最好小於整個塑料麵的30%。一滑、圓弧過渡的塑料件表麵,則比標準可以適當放寬,且突出位盡量位於塑料件的中部或對稱設計。 

塑料件焊頭接觸麵至少大於熔接麵,且盡量對正焊接位,過小的焊頭接觸麵,會引起較大損傷和變形,以及不理想的熔接效果。 

超聲波塑料焊接機在焊頭表麵有損傷紋,或其形狀與塑料件配合有少許差異的情況下,焊接時,會在塑料件表麵留下傷痕。避免方法是:在焊頭與塑料件表麵之間墊薄膜(例如PE膜等)。 

焊接線的設計 

2 焊接線的設計 

焊接線是超聲波直接作用熔化的部分,其基本的兩種設計方式: 

○1 能量導向 ○2 剪切設計 

2.1能量導向 

能量導向是一種典型的在將被子焊接的一個麵注塑出突超三角形柱,能量導向的基本功能是:集中能量,使其快速軟化和熔化接觸麵。能量導向允許快速焊接,同時獲得最大的力度,在這種導向中,其材料大部分流向接觸麵,能量導向是非晶態材料中最常用的方法。 

能量導向柱的大小和位置取決於如下幾點: 

○1 材料 ○2 塑料件結構 ○3 使用要求 

當使用較易焊接的材料,如聚苯乙烯等硬度高、熔點低的材料時,建議高度最低為0.25mm。當材料為半晶體材料或高溫混合樹脂時(如聚乙碳),則高度至少要為0.5mm,當用能量導向來焊接半晶體樹脂時(如乙縮荃、尼龍),最大的連接力主要從能量柱的底盤寬帶度來獲得。 

沒有規則說明能量導向應做在塑料件哪一麵,特殊情況要通過實驗來確定,當兩個塑料件材質,強度不同時,能量導向一般設置在熔點高和強度低的一麵。 

根據塑料件要求(例如水密、氣密性、強度等),能量導向設計可以組合、分段設計,例如:隻是需要一定的強度的情況下,分段能量導向經常采用(例如手機電池等)。 

2.2能量導向設計中對位方式的設計 

上下塑料件在焊接過程中都要保證對位準確,限位高度一般不低於1mm,上下塑料平行檢動位必須很小,一般小於0.05mm,基本的能量導向可合並為連接設計,而不是簡單的對接,包括對位方式,采用能量導向的不同連接設計的例子包括以下幾種: 

插銷定位:,插銷定位中應保證插銷件的強度,防此超聲波震斷。 

台階定位:如h大於焊線的高度,則會在塑料件外部形成一條裝飾線,一般裝飾線的大小為0.25mm左右,創出更吸引人的外觀,而兩個零件之間的差異就不易發現。 

○1 企口定位:采用這種設計的好處是防止內外溢料,並提供校準,材料容易有加強密封性的獲得,但這種方法要求保證凸出零件的斜位縫隙,因此使零件更難能可貴於注塑,同時,減小於焊接麵,強度不如直接完全對接。 

○2 底模定痊:采用這種設計,塑料件的設計變得簡單,但對底模要求高,通常會引致塑料件的平行移位,同時底模固定太緊會影響生產效果。 

○3 焊頭加底模定位:采用這種設計一般用於特殊情況,並不實用及常用。 

○4 其它情況: A:為大型塑料件可用的一種方式,應注意的是下支撐模具必須支撐住凸緣,上塑料件凸緣必須接觸焊頭,上塑料件的上表麵離凸緣不能太遠,如必要情況下,超聲波塑料焊接機可采用多焊頭結構。 B:如連接中采用能量導向,且將兩個焊麵注成磨砂表麵,可增加摩擦和控製熔化,改善整個焊接的質量和力度,通常磨砂深度是0.07mm-0.15mm。 C:在焊接不易熔接的樹脂或不規則形狀時,為了獲得密封效果,則有必要插入一個密封圈,需要注意的是密封圈隻壓在焊接末端。薄壁零件的焊接,比如熱成形的硬紙板(帶塑料塗層),與一個塑料蓋的焊接。 


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