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超聲波接合面結構設計與改進,不合理的結構設計對焊接效果的影響

 二維碼 2750
發表時間:2016-04-02 15:09網址:http://www.cucumberpatchuk.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做超聲熔接焊接的,它需要很長的焊接時間,很大的焊接能量,而且焊完后周邊還有熔膠會溢出,影響產品外觀。

沒有超聲波焊接線的熔接效果


(設計方案二)
 如上圖改進后的超聲線設計,通常我們做成一條三角形的小骨,這樣會減小焊接能量和時間,(在學術界用專業的語言來講,這種小三角骨稱為能量導向器)但是仍然會有小部分溢料,影響外觀。


增加了超聲波焊接線的熔接效果


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

防止有溢料的超聲波焊接線的結構設計

                  防止有溢料的超聲波焊接線的結構設計


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

設有溢料槽的超聲波熔接線

               設有溢料槽的超聲波熔接線



(設計方案五)
有經驗的工程師應該都知道,沒有美工線的產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,最好還是做一點美工線在上面。
        

設有美工線并且防止錯位的結構設計

帶有美工線并且防止錯位的超聲波線結構設計


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

超聲波結合面結構設計

常用超聲波線尺寸設計



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,用來做超聲強度改良,如圖:

增加超聲焊接強度的超聲波線設計增加超聲焊接強度的超聲波線設計



有經驗的工程師可能也知道,用超聲波焊接完后有時候會出現Gap不均勻的現像,就是有些地方的Gap大,有些地方的Gap小,導致產品十分丑陋,如下圖實例:



為什么會出現這一情況呢?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有問題的,那么我們要在設計上來解決這一現象。一起來分析~~
不良原因一:超聲線的設計不良。如圖~
    

   

不合理的超聲波線設計

 

產品拐角處加R角圓弧過渡



不良原因二:超聲零件的材質不同,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,更嚴重的會有根本無法焊接的現象。相對來講,半結晶塑膠比較容易出現不易超聲或是超聲不良。
如果說因產品需求,我們一定要用兩種不同的材料來進行超聲波焊接,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:超聲零件過于潮濕或是零件內摻有玻纖或是其它阻燃劑等化學成分,也會導致超困難或是不良現像

   


     

接下來就是大家比較關心的超聲線位置與超聲質量之間的關系,TONY版也有提過此問題,一起來回顧下


這是當年TONY版提過的,請問是A超聲質量好還是B好。
兩者的不同之處僅在于A將超聲線設計于上蓋上。B將超聲線設計在下蓋上。
不怕的答案是:兩者超聲效果一樣,為什么這樣講呢,且聽我細細道來~~~

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

近場焊接,近程焊接

                            近場超聲焊接,近程超聲焊接


     

遠場焊接,遠程焊接

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

 


   一般來講,像普通的塑膠材料,超聲線和焊頭距離越近越好,那樣更加容易產生焊接,但有些特殊材料則只能使用遠場焊來進行焊接,如玻璃,無定形材料。因為使用近場焊容易會合零件產生裂紋或是其它損壞。所以就TONY那題我個人認為單從其超聲效果上來看是一樣的。沒有明顯差別。
   超聲熔接焊就給各位介紹到這里了,相信各位還有聽說過超聲緊壓焊,超聲埋塑焊,超聲剪切焊,超聲斜坡焊等等,其實原理和超聲熔接焊的原理差不多,只是在超聲線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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