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塑膠超聲波焊接技術(shù)原理

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發(fā)表時(shí)間:2017-11-02 14:45網(wǎng)址:http://www.jayclicksolutions.com/h-nd-354.html

塑膠超聲波焊接技術(shù)原理

 

  目前利用超聲波焊接機已相當普及,   產(chǎn)品包裝. 切割. 鉚埋 .壓花 .打孔.等行業(yè)是必不可缺的設備,   于是各式各樣, 各種功能的超聲焊接機也應運而生,應用領(lǐng)域不同, 使用方法和對設備要求大不相同. 現時(shí)使用中消費者存在很大的區.   真對這些誤區加一說(shuō)明!   

超聲波焊接機原理

  1)   焊接原理上的誤解

  有相當一部分從事多年塑膠超聲波焊接技術(shù)方面的人員.   對超聲能量地傳遞有一種誤解, 認為是音波在接觸面進(jìn)行焊接, 其實(shí)這是一種誤解, 真正的超聲波焊接原理是: 換能器把電能轉換為機械后, 通過(guò)工件物質(zhì)分子進(jìn)行傳導, 聲波在固體中地傳導聲阻遠小于在空氣中的聲阻, 當聲波通過(guò)工件接縫時(shí), 縫隙中的聲阻大, 產(chǎn)生的熱能相當就大. 溫度首先達到工件的容點(diǎn), 再加上一定的壓力, 使接縫熔接.   而工件的其它部分由于熱阻小, 溫度低不會(huì )熔接. 其原理同電工學(xué)中的歐姆定律類(lèi)似.

   

超聲波焊接過(guò)程.png超聲波焊接過(guò)程觀(guān)察.png


  2) 塑膠材料方面存在誤解:


  超聲波焊接機對要焊接的工件材質(zhì)也是有要求的,   不是所有材料都能焊接, 有人理解為任何材料都可以焊接,這是一個(gè)很大的誤解. 不同種材質(zhì)之間有的能更好地焊接,   有的是基本能相熔, 有的是不相熔的.   同一材料之間熔點(diǎn)是相同的,   從原理講是可以焊接的,   但是當要焊接的工件的熔點(diǎn)大于350℃時(shí), 就不在適合用超聲焊接了. 因為超聲是瞬間使工件分子溶化, 判斷依據是在3秒之內, 不能良好熔接, 就應該選擇其它焊接工藝. 如熱板焊接等. 一般來(lái)講ABS料是最容易焊接,   尼龍是最難熔接的.   具體焊接材料選擇請參考附表:

   

不同塑料的相熔性匹配表.jpg

  不同塑料的相熔匹配表

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常見(jiàn)塑料的特點(diǎn)

 

 3)塑膠工件設計上存在誤解:


     超聲能量是瞬間爆發(fā)地, 熔接處應成點(diǎn)或線(xiàn)條, 以及傳遞的距離都要符合超聲焊接方式.   有人認為只要是塑料材料,   無(wú)論怎樣接合面都可以良好地焊接,   這也是一個(gè)錯誤認識.   當瞬間能量產(chǎn)生時(shí), 接縫面積越大,能量分散越嚴重, 焊接效果越差, 甚至無(wú)法焊接. 另外超聲波是縱向傳波的,   能量損失同距離成正比, 遠距離焊接應控制在6厘米以?xún)?   焊接線(xiàn)應控制在30----80絲之間為宜, 工件的臂厚不能低于2毫米, 否則不能良好熔接, 特別是要求氣密的產(chǎn)品.

     

超聲波熔接線(xiàn)的角度

超聲波熔接線(xiàn)


  4) 超聲波輸出功率誤區


    超聲波輸出功率的大小, 同壓電陶瓷片的直徑和厚度、材質(zhì) 、設計工藝決定, 一但換能器定型,最大功率也就定型了, 衡量輸出能量的大小是一個(gè)復雜的過(guò)成, 不是換能器越大,電路使用功率管越多, 輸出能量就越大, 它須要相當復雜的振幅測量?jì)x, 才能準確測量其振幅, 由于大多數使用者對超聲知識太了解, 又加上某些銷(xiāo)售人員的誤導, 給消費者一個(gè)錯誤認識.   消耗電能多少并不能反應輸出超生功率的大小,   如產(chǎn)生縱向能量低,   而消耗電流大,   只能說(shuō)明設備的效率低下. 無(wú)功功率大而宜.

焊接輸出數據.png



  5) 超聲波焊接機種選擇誤區

  使用多大輸出功率, 振蕩頻率、振幅范圍,要根據工件的材料、焊線(xiàn)面積、工件內是否有電子元器件、是否要氣密等因素來(lái)考慮。誤認為功率越大越好。這也是一個(gè)誤解。如果對超聲不是太了解。最好請教正規的超聲波生產(chǎn)廠(chǎng)工程技術(shù)人員。有條件的話(huà)最好到廠(chǎng)家現場(chǎng)勾通,不要盲目聽(tīng)從一些非正規超聲銷(xiāo)售人員的誤導。目前生產(chǎn)相關(guān)設備的公司特別混雜,其中大部為家庭式作坊,對電路進(jìn)行生搬硬套仿制,對工作原理似懂非懂。仿制出的設備有以下致命缺陷。其一是外買(mǎi)元材料品質(zhì)無(wú)法保證,其二生產(chǎn)工藝的核心技術(shù)沒(méi)有掌握。設備在中功率和大功率工作時(shí)經(jīng)常表現出不穩定,產(chǎn)品合格率低。有時(shí)會(huì )設備損壞。如驅動(dòng)換能器的功率變壓器,所使用的磁性材料參數無(wú)法測量,磁飽和磁通密度(Bs )   磁感應強度(Bm) 、有效磁導率(Ue) 、剩余磁通密度(Br)、矯頑力(A/M)、損耗因數(tan£)、溫度系數(au/K—1),繞制工藝相當講究,包擴抽真空浸環(huán)氧樹(shù)質(zhì)。這些測試設備和生產(chǎn)環(huán)境家庭式工廠(chǎng)是無(wú)法做到的。所以在勾買(mǎi)超聲時(shí),最好先了解一下公司情況,不要盲目聽(tīng)從銷(xiāo)售員吹捧,也不要只看價(jià)格。只有這樣才能日后減少不必要麻煩。

超聲波焊接的產(chǎn)品表面盡量是一個(gè)平面.jpg

  需要超聲波焊接的塑膠產(chǎn)品,表面盡量是一個(gè)比較平緩的面,落差不能太大。超聲波能量是沿垂直方向從上往下傳遞的,平整的接觸面將有利于超聲波能量的有效傳遞,并且到達每個(gè)位置的振幅均勻。


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  6)超聲波模具結構的誤解


  超聲波模具(HORN)型式多種多樣,工件的型狀決定著(zhù)模具外型,但每部分的尺寸和弧度、材質(zhì)都要嚴格計算的, 有人錯誤認為只不過(guò)是一個(gè)金屬塊而宜。   設計的是否合理直接影響著(zhù)模具的效率、壽命、產(chǎn)品的合格率、嚴重時(shí)會(huì )直接燒壞發(fā)生器。

     

超聲波焊接模具


  模具的材料一般使用鎂鋁7075,而有些人為降低成本,使用劣質(zhì)材料,或仿冒的7075。正規模具生產(chǎn)商進(jìn)料都有一套嚴格地檢驗程序,加工尺寸都是經(jīng)過(guò)計算機軟件模擬和校驗后加工出來(lái)的。品質(zhì)才有保障。這些工序一般作坊是無(wú)法做到的,如不經(jīng)過(guò)合理地設計,做出的模具,在焊接小工件時(shí),反應問(wèn)題還不明顯,當大功率時(shí)就會(huì )出現各種弊端。嚴重時(shí)直接損壞功率元件。


使用注意問(wèn)題
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