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超聲波接合面結構設計與改進(jìn),不合理的結構設計對焊接效果的影響

 二維碼 3609
發(fā)表時(shí)間:2024-05-29 10:54網(wǎng)址:http://www.jayclicksolutions.com/h-nd-466.html

超聲波結合面結構設計
 對于像ABS ,PC,HIPS等易于超聲熔接焊的塑膠,其接頭形式通常設計成以下幾種
(設計方案一)
  像這種接頭的設計是不適合用來(lái)做超聲熔接焊接的,它需要很長(cháng)的焊接時(shí)間,很大的焊接能量,而且焊完后周邊還有熔膠會(huì )溢出,影響產(chǎn)品外觀(guān)。

沒(méi)有超聲波焊接線(xiàn)的熔接效果


(設計方案二)
 如上圖改進(jìn)后的超聲線(xiàn)設計,通常我們做成一條三角形的小骨,這樣會(huì )減小焊接能量和時(shí)間,(在學(xué)術(shù)界用專(zhuān)業(yè)的語(yǔ)言來(lái)講,這種小三角骨稱(chēng)為能量導向器)但是仍然會(huì )有小部分溢料,影響外觀(guān)。


增加了超聲波焊接線(xiàn)的熔接效果


(設計方案三)
通常為了防止溢膠影響外觀(guān),我們要做成如左圖形式,將超聲線(xiàn)做在止口內,防止塑膠熔體溢出。

防止有溢料的超聲波焊接線(xiàn)的結構設計

                  防止有溢料的超聲波焊接線(xiàn)的結構設計


(設計方案四)
當產(chǎn)品壁厚不夠,不能做止口結構時(shí),為了防止塑膠熔體溢出影響外觀(guān),通常我們將產(chǎn)品結構做成如左圖,做一個(gè)溢料收集器來(lái)防止不不良現像

設有溢料槽的超聲波熔接線(xiàn)

               設有溢料槽的超聲波熔接線(xiàn)



(設計方案五)
有經(jīng)驗的工程師應該都知道,沒(méi)有美工線(xiàn)的產(chǎn)品在裝配變形后極易引起上下蓋錯位,從而導致刮手。超聲也是一樣,也有錯位的機率,為了防止有刮手現像,最好還是做一點(diǎn)美工線(xiàn)在上面。
        

設有美工線(xiàn)并且防止錯位的結構設計

帶有美工線(xiàn)并且防止錯位的超聲波線(xiàn)結構設計


介紹完了超聲熔接焊的超聲接頭形式,大家一定在想,那么超聲線(xiàn)的具體參數要怎么設計才合理呢?實(shí)際上超聲線(xiàn)的參數與其被超聲零件和材質(zhì)與其體積大小有一定的關(guān)系。通常我是這樣來(lái)設計的,見(jiàn)下表(僅供參考)

超聲波結合面結構設計

常用超聲波線(xiàn)尺寸設計



止口的設計參數通常如下圖:

止口設計結構及尺寸

止口設計結構及尺寸



雙止口凸凹槽式結構設計

雙止口凸凹槽式結構設計



有時(shí)為了增加超聲波焊接強度,我們也可以在超聲面上做一些紋理,用來(lái)做超聲強度改良,如圖:

增加超聲焊接強度的超聲波線(xiàn)設計增加超聲焊接強度的超聲波線(xiàn)設計



有經(jīng)驗的工程師可能也知道,用超聲波焊接完后有時(shí)候會(huì )出現Gap不均勻的現像,就是有些地方的Gap大,有些地方的Gap小,導致產(chǎn)品十分丑陋,如下圖實(shí)例:



為什么會(huì )出現這一情況呢?我們在設計上該如何防止呢?首先我們假設在超聲波加工設備上是沒(méi)有問(wèn)題的,那么我們要在設計上來(lái)解決這一現象。一起來(lái)分析~~
不良原因一:超聲線(xiàn)的設計不良。如圖~
    

   

不合理的超聲波線(xiàn)設計

 

產(chǎn)品拐角處加R角圓弧過(guò)渡



不良原因二:超聲零件的材質(zhì)不同,在超聲焊接中,兩被超聲的零件盡可能使用相同的材料。如像PA,它就只能與PA相互超聲連接。POM,只能與POM相互超聲。使用不同的材料相互超聲,更嚴重的會(huì )有根本無(wú)法焊接的現象。相對來(lái)講,半結晶塑膠比較容易出現不易超聲或是超聲不良。
如果說(shuō)因產(chǎn)品需求,我們一定要用兩種不同的材料來(lái)進(jìn)行超聲波焊接,建議將超聲結構做成機械互鎖式,如下圖
   

機械互鎖式超聲波焊接結構設計

            機械互鎖式超聲波焊接結構設計


不良原因三:超聲零件過(guò)于潮濕或是零件內摻有玻纖或是其它阻燃劑等化學(xué)成分,也會(huì )導致超困難或是不良現像

   


     

接下來(lái)就是大家比較關(guān)心的超聲線(xiàn)位置與超聲質(zhì)量之間的關(guān)系,TONY版也有提過(guò)此問(wèn)題,一起來(lái)回顧下


這是當年TONY版提過(guò)的,請問(wèn)是A超聲質(zhì)量好還是B好。
兩者的不同之處僅在于A(yíng)將超聲線(xiàn)設計于上蓋上。B將超聲線(xiàn)設計在下蓋上。
不怕的答案是:兩者超聲效果一樣,為什么這樣講呢,且聽(tīng)我細細道來(lái)~~~

如果超聲設備,超聲線(xiàn)設計參數及兩零件材料是相同的,那么影響超聲質(zhì)量的就只有超聲線(xiàn)與超聲波焊頭之間的距離了。這個(gè)就是我要講的近場(chǎng)焊與遠場(chǎng)焊。
  什么叫近聲焊?什么叫遠場(chǎng)焊?一般來(lái)說(shuō),當超聲線(xiàn)與超聲焊頭的距離小于6.3mm時(shí),我們稱(chēng)為近聲焊,大于6.3mm時(shí),則稱(chēng)為遠場(chǎng)焊。如圖:

近場(chǎng)焊接,近程焊接

                            近場(chǎng)超聲焊接,近程超聲焊接


     

遠場(chǎng)焊接,遠程焊接

                                              遠場(chǎng)超聲焊接(遠程超聲焊接)

 


   一般來(lái)講,像普通的塑膠材料,超聲線(xiàn)和焊頭距離越近越好,那樣更加容易產(chǎn)生焊接,但有些特殊材料則只能使用遠場(chǎng)焊來(lái)進(jìn)行焊接,如玻璃,無(wú)定形材料。因為使用近場(chǎng)焊容易會(huì )合零件產(chǎn)生裂紋或是其它損壞。所以就TONY那題我個(gè)人認為單從其超聲效果上來(lái)看是一樣的。沒(méi)有明顯差別。
   超聲熔接焊就給各位介紹到這里了,相信各位還有聽(tīng)說(shuō)過(guò)超聲緊壓焊,超聲埋塑焊,超聲剪切焊,超聲斜坡焊等等,其實(shí)原理和超聲熔接焊的原理差不多,只是在超聲線(xiàn)結構及超聲波能量上有些不同,在此,就不做介紹了,以后有用到的朋友,可以和我私下交談~~^^ 13510929282 李工


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