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超聲波焊接線(xiàn)設計要求

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發(fā)表時(shí)間:2017-10-23 23:35網(wǎng)址:http://www.jayclicksolutions.com/h-nd-346.html

超聲波焊接線(xiàn)設計要求 

  現代注塑方式能有效提供比較完美的焊接用塑膠件。光我們決定用超聲波焊接技術(shù)完成熔合時(shí),塑料件超聲波焊接線(xiàn)設計要注意結構,也要注意焊線(xiàn)設計,焊接線(xiàn)的設計有兩種設計方式,一種能量導向,另一種是剪切設計。讓我們一起學(xué)習超聲波焊接知識。

超聲波焊接線(xiàn)設計

塑料件超聲波熔接線(xiàn)設計

塑料件的結構設計必須首先考慮如下幾點(diǎn):

   1 焊縫的大?。匆紤]所需強度)

   2 是否需要水密、氣密

   3 是否需要完美的外觀(guān)

   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

超聲波焊接質(zhì)量可能通過(guò)下幾點(diǎn)的控制來(lái)獲得:

   1 塑膠材質(zhì)

   2 塑料件的結構

   3 超聲波熔接線(xiàn)的位置和設計

   4 塑膠焊接面的大小

   5 塑膠產(chǎn)品上下表面的位置和松緊度

   6 超聲波焊頭與塑料件的妝觸面

   7 順暢的焊接路徑

   8 穩定可靠的底支撐

為了獲得完美的、可重復的熔焊方式,必須遵循三個(gè)主要設計方向:

   1 最初接觸的兩個(gè)表面必須小,以便將所需能量集中,并盡量減少所需要的總能量(即焊接時(shí)間)來(lái)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、臺階或企口之類(lèi)。

   3 圍繞著(zhù)連接界面的焊接面必須是統一而且相聯(lián)系互緊密接觸的。如果可能的話(huà),接觸面盡量在同一個(gè)平面上,這樣可使能量轉換時(shí)保持一致。

         焊頭接觸面改進(jìn).png焊頭接觸面改進(jìn) (2).png

下面就對塑料件設計中的要點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)舉例說(shuō)明:

 整體塑料件的結構

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(shí)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。


20171030

2、罐狀或箱形塑料等

  在其接觸焊頭的表面會(huì )引起共振而形成一些集中的能量聚集點(diǎn),從而產(chǎn)生燒傷、穿孔的情況,在設計時(shí)可以罐狀頂部做如下考慮 :

    A加厚塑料件

    B增加加強筋

    C焊頭中間位置避空

3、尖角

  如果一個(gè)注塑出來(lái)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(huì )產(chǎn)生折裂、融化。這種情況可考慮在尖角位加R角。

4、塑料件的附屬物

  注塑件內部或外部表面附帶的突出或細小件會(huì )因超聲波振動(dòng)產(chǎn)生影響而斷裂或脫落,例如固定梢等。通過(guò)以下設計可盡可能減小或消除這種問(wèn)題:

    A在附屬物與主體相交的地方加一個(gè)大的R角,或加加強筋。

    B增加附屬物的厚度或直徑。

5、塑料件孔和間隙

  如被焊頭接觸的零件有孔或其它開(kāi)口,則在超聲波傳遞過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生干擾和衰減,根據材料類(lèi)型(尤其是半晶體材料)和孔大小,在開(kāi)口的下端會(huì )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。

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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(lái)傳達室遞超聲波能量的時(shí)候,特別對于半晶體材料,超聲波震動(dòng)很難傳遞到加工面,對這種設計應盡量避免。

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?xún)?,遠距離焊接則大于6mm,超音波焊接中的能量在塑料件傳遞時(shí)會(huì )被衰減地傳遞。衰減在低硬底塑料里也較厲害,因此,設計時(shí)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(guò)合適的形狀設計也可用于遠距離焊接。

8、塑料件焊頭接觸面的設計

  注塑件可以設計成任何形狀,但是超聲波焊頭并不能隨意制作。形狀、長(cháng)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(gè)基準面,即按照其工作頻率決定的基準頻率面?;鶞暑l率面一般占到焊頭表面的70%以上的面積,所以,注塑件表面的突超等形狀最好小于整個(gè)塑料面的30%。一滑、圓弧過(guò)渡的塑料件表面,則比標準可以適當放寬,且突出位盡量位于塑料件的中部或對稱(chēng)設計。

  塑料件焊頭接觸面至少大于熔接面,且盡量對正焊接位,過(guò)小的焊頭接觸面,會(huì )引起較大損傷和變形,以及不理想的熔接效果。

  在焊頭表面有損傷紋,或其形狀與塑料件配合有少許差異的情況下,焊接時(shí),會(huì )在塑料件表面留下傷痕。避免方法是:在焊頭與塑料件表面之間墊薄膜(例如PE膜等)。


超聲波熔接線(xiàn)

塑料件超聲波熔接線(xiàn)設計

 焊接線(xiàn)是超聲波直接作用熔化的部分,其基本的兩種設計方式:

   A能量導向

   B剪切設計

能量導向

  能量導向是一種典型的在將被子焊接的一個(gè)面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面。能量導向允許快速焊接,同時(shí)獲得最大的力度,在這種導向中,其材料大部分流向接觸面,能量導向是非晶態(tài)材料中最常用的方法。

  能量導向柱的大小和位置取決于如下幾點(diǎn):

   A材料

   B塑料件結構

   C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(diǎn)低的材料時(shí),建議高度最低為0.25mm。當材料為半晶體材料或高溫混合樹(shù)脂時(shí)(如聚乙碳),則高度至少要為0.5mm,當用能量導向來(lái)焊接半晶體樹(shù)脂時(shí)(如乙縮荃、尼龍),最大的連接力主要從能量柱的底盤(pán)寬帶度來(lái)獲得。

  沒(méi)有規則說(shuō)明能量導向應做在塑料件哪一面,特殊情況要通過(guò)實(shí)驗來(lái)確定,當兩個(gè)塑料件材質(zhì),強度不同時(shí),能量導向一般設置在熔點(diǎn)高和強度低的一面。

 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:只是需要一定的強度的情況下,分段能量導向經(jīng)常采用(例如手機電池等)。

   

超聲波導熔線(xiàn)


2、能量導向設計中對位方式的設計

  上下塑料件在焊接過(guò)程中都要保證對位準確,限位高度一般不低于1mm,上下塑料平行檢動(dòng)位必須很小,一般小于0.05mm,基本的能量導向可合并為連接設計,而不是簡(jiǎn)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(xiāo)定位:,插銷(xiāo)定位中應保證插銷(xiāo)件的強度,防此超音波震斷。

  臺階定位:如h大于焊線(xiàn)的高度,則會(huì )在塑料件外部形成一條裝飾線(xiàn),一般裝飾線(xiàn)的大小為0.25mm左右,創(chuàng )出更吸引人的外觀(guān),而兩個(gè)零件之間的差異就不易發(fā)現。

     

防水超聲波焊接線(xiàn)


   1. 企口定位:采用這種設計的好處是防止內外溢料,并提供校準,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于注塑,同時(shí),減小于焊接面,強度不如直接完全對接。

   2. 底模定位:采用這種設計,塑料件的設計變得簡(jiǎn)單,但對底模要求高,通常會(huì )引致塑料件的平行移位,同時(shí)底模固定太緊會(huì )影響生產(chǎn)效果。

   3. 焊頭加底模定位:采用這種設計一般用于特殊情況,并不實(shí)用及常用。

   4.上塑料件凸緣必須接觸焊頭,上塑料件的上表面離凸緣不能太遠,如必要情況下,可采用多焊頭結構。 如連接中采用能量導向,且將兩個(gè)焊面注成磨砂表面,可增加摩擦和控制熔化,改善整個(gè)焊接的質(zhì)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(shù)脂或不規則形狀時(shí),為了獲得密封效果,則有必要插入一個(gè)密封圈,需要注意的是密封圈只壓在焊接末端。薄壁零件的焊接,比如熱成形的硬紙板(帶塑料涂層),與一個(gè)塑料蓋的焊接。

3、剪切式設計

  在半晶體塑料(如尼龍、乙縮醛、聚丙烯、聚乙烯和熱塑聚脂)的熔接中,采用能量導向的連接設計也許達不到理想的效果,這是因為半晶體的樹(shù)脂會(huì )很快從固態(tài)轉變成融化狀態(tài),或者說(shuō)從融化狀態(tài)轉化為固態(tài)。而且是經(jīng)過(guò)一個(gè)相對狹窄的溫度范圍,從能量導向柱流出的融化物在還沒(méi)與相接界面融合時(shí),又將很快再固化。因此,在這種情況下,只要幾何原理允許,我們推薦使用剪切連接的結構。

          

超聲波導熔線(xiàn)

超聲波焊接線(xiàn)

  采用剪切連接的設計,首先是熔化小的和最初觸的區域來(lái)完成焊接,然后當零件嵌入到下起時(shí),繼續沿著(zhù)其垂直壁,用受控的接觸面來(lái)融化。這樣可能性獲得強勁結構或很好的密封效果,因為界面的熔化區域不會(huì )讓周?chē)目諝膺M(jìn)來(lái)。由于此原因,剪切連接尤其對半晶體樹(shù)脂非常有用。

  剪切連接的熔接深度是可以調節的,深度不同所獲得的強度不同,熔接深度一般建議為0.8-1.5mm,當塑件壁厚及較厚及強度要求高時(shí),熔接深度建議為1.25X壁厚。

幾種基本的剪切式結構:

  剪切連接要求一個(gè)塑料壁面有足夠強度能支持及防止焊接中的偏差,有需要時(shí),底模的支撐高于焊接位,提供輔助的支撐。

     以上內容是對超聲波熔接線(xiàn)設計要求的說(shuō)明,設計師在設計工模的時(shí)候,要根據自己的情況,做成相對應的設計。

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