塑胶件超声波焊接技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一,焊接的 原理：
几乎所有 的焊接， 都是将两 焊接零件 的焊接端 面分子产 生运动， 使它们相 互扩散， 相互缠结 。达到相 互连接的 目的。
如我们的 超声波焊 接就是利 用焊头的 高频振动, 使两焊接 零件高频 磨擦，将 机械能转 化为热 能，热能 将两焊接 面的分子 溶解，恢 复其活 性，然后 在外作用 力的辅助 下，分子 相互缠结 来达到焊 接目的，
有经验的 工程师可 能也知 道，用超 声波焊接 完后有时 候会出现 Gap不均 匀的现 像，就是 有些地方 的Gap 大，有些 地方的 Gap小， 导致产品 十分丑 陋，如下 图实例：
为什么会 出现这一 情况呢？ 我们在设 计上该如 何防止 呢？首先 我们假设 在超声波 加工设备 上是没有 问题的， 那么我们 要在设计 上来解决 这一现象 。一起来 分析~~
两者的不 同之处仅 在于A将 超声线设 计于上盖 上。B将 超声线设 计在下盖 上。
不怕的答 案是：两 者超声效 果一样， 为什么这 样讲呢， 且听我细 细道来 ~~~
如果超声 设备，超 声线设计 参数及两 零件材料 是相同 的，那么 影响超声 质量的就 只有超声 线与超声 波焊头之 间的距离 了。这个 就是我要 讲的近场 焊与远场 焊。
而我们通 常用的 502胶 水，或是 其它粘接 剂，胶水 本是一种 高腐蚀的 液体，它 将焊接面 的分子膨 涨，恢复 其活性， 然后在外 作用力的 辅助下， 分子相互 缠结来达 到焊接目 的。其实 不难明白 。焊接就 是一个让 分子相互 缠结的过 程。
二,超声焊 接剖析：
2.1:超声 波焊接设 备，相信 各位都有 见过，还 是再来哆 嗦一下。 如图：
(设计方案 二)
如左图改 进后的超 声线设 计，通常 我们做成 一条三角 形的小 骨，这样 会减小焊 接能量和 时间，(在 学术界用 专业的语 言来讲， 这种小三 角骨称为 能量导向 器)但是仍 然会有小 部分溢 料，影响 外观。
(设计方案 三)
通常为了 防止溢胶 影响外 观，我们 要做成如 左图形 式，将超 声线做在 止口内， 防止塑胶 熔体溢出 。
(设计方案 四)
当产品壁 厚不够， 不能做止 口结构 时，为了 防止塑胶 熔体溢出 影响外 观，通常 我们将产 品结构做 成如左 图，做一 个溢料收 集器来防 止不不良 现像
(设计方案 五)
有经验的 工程师应 该都知 道，没有 美工线的 产品在装 配变形后 极易引起 上下盖错 位，从而 导致刮手 。超声也 是一样， 也有错位 的机率， 为了防止 有刮手现 像，最好 还是做一 点美工线 在上面。
由上图我 们不难明 白，超声 焊的焊接 原理： 1,输入低 频电 --->
2.通过电 源箱变 频，转换 成高频电 输出 >
3.通过变 压器装置 将高电频 信号转换 成机械振 动。原理 就和电铃 一样，都 是电磁场 的高频切 换来实 现，这个 就是我们 所谓的超 声了。---
4.通过振 幅变压百度文库 整合振幅
不良原因 一：超声 线的设计 不良。如 图~
不良原因 二：超声 零件的材 质不同， 在超声焊 接中，两 被超声的 零件尽可 能使用相 同的材料 。如像 PA,它就 只能与PA 相互超声 连接。 POM,只能 与POM相 互超声。 使用不同 的材料相 互超声， 更严重的 会有根本 无法焊
接的现象 。相对来 讲，半结 晶塑胶比 较容易出 现不易超 声或是超 声不良。
介绍完了 超声熔接 焊的超声 接头形 式，大家 一定在 想，那么 超声线的 具体参数 要怎么设 计才合理 呢？实际 上超声线 的参数与 其被超声 零件和材 质与其体 积大小有 一定的关 系。通常 我是这样 来设计 的，见下 表（仅供 参考）
止口的设 计参数通 常如下 图：
有时为了 增加超声 波焊接强 度，我们 也可以在 超声面上 做一些纹 理，用来 做超声强 度改良， 如图：
~~^^
在众多的 产品中， 塑料的焊 接用的可 是不少， 而且焊接 方式也是 多式多样 。
首先一 起来大约 了解下， 目前常用 的各种零 件焊接方 式（实际 上有些我 也不曾亲 自用过）
1．超声 波焊接 2，振动 焊接 3，旋转 焊接 4，热板 焊接
5．感应 焊接 6，接触 电阻焊接 7，热气 焊接 8，挤出 焊接
如果说因 产品需 求，我们 一定要用 两种不同 的材料来 进行超声 波焊接， 建议将超 声结构做 成机械互 锁式，如 下图
接下来就 是大家比 较关心的 超声线位 置与超声 质量之间 的关系， TONY版 也有提过 此问题， 一起来回 顾下
这是当年 TONY版 提过的， 请问是A 超声质量 好还是B 好。
三，超声 波焊接头 设计
对于像 ABS ,PC,HIPS 等易于超 声熔接焊 的塑胶， 其接头形 式通常设 计成以下 几种
(设计方 案一)
像这种 接头的设 计是不适 合用来做 超声熔接 焊接的， 它需要很 长的焊接 时间，很 大的焊接 能量，而 且焊完后 周边还有 熔胶会溢 出，影响 产品外观 。
什么叫 近声焊？ 什么叫远 场焊？一 般来说， 当超声线 与超声焊 头的距离 小于
6.3mm 时，我们 称为近声 焊，大于
6.3mm 时，则称 为远场焊 。如图：
一般来 讲，像普 通的塑胶 材料，超 声线和焊 头距离越 近越好， 那样更加 容易产生 焊接，但 有些特殊 材料则只 能使用远 场焊来进 行焊接， 如玻璃， 无定形材 料。因为 使用近场 焊容易会 合零件产 生裂纹或 是其它损
坏。所以 就TONY 那题我个 人认为单 从其超声 效果上来 看是一样 的。没有 明显差别 。
超声熔接 焊就给各 位介绍到 这里了， 相信各位 还有听说 过超声紧 压焊，超 声埋塑 焊，超声 剪切焊， 超声斜坡 焊等等， 其实原理 和超声熔 接焊的原 理差不 多，只是 在超声线 结构及超 声波能量 上有些不 同，在 此，就不 做介绍 了，以后 有用到的 朋友，可 以和我私 下交谈
15~60um. 也有时候 会将其频 率调成 15Khz.这 种声频率 适合用来 超声较大 制件或是 较软的材 料，如大 型的PP材 料外壳等 。一但将 超声将塑 胶局部熔 化后，超 声会立即 停止，通 常这个超 声过程会
另外一个 要了解的 是焊头的 材料选 择：
总体上来 讲，如果 是用来超 声塑胶， 我们一般 一般选用 质量较 轻，强度 较好，高 耐摩擦， 超声传导 较优秀的 金属材料 来制作。 如我们通 常用的 有，钛， 铝，或是 其它合金 。 如果是用 来作金属 +塑胶嵌 件超声， (可参考 我的嵌件 设计教 程： http://w ww.5dcad .cn/bbs/ thread9248-12.html) 通常我们 选用热处 理钢就好 。
5.输出能 量，将焊 头引至高 频振动 -->
6.焊头将 塑胶零件 高频摩 擦，产生 热能。使 塑胶熔化 。
7.风压装 置同时下 压运动.将 两零件融 合在一 起，然后 冷却，达 到粘结目 的。
接下来着 重讲下超 声装备各 部件的基 本参数：
通过电源 箱变频 后，其输 出频率通 常在
20~50kH Z之间， (20kHZ最 常用)其振 幅通常在
但超声 波焊接和 旋转焊接 是我们实 际中在塑 胶产品上 应用的最 多，最广 泛的。接 下来只就 针对这两 种焊接工 艺做讲述 。其它的 焊接工 艺，有兴 趣的朋友 可以自已 找资料学 习研究和 是私下找 我商讨也 行。
首先，我 们一定要 真正弄清 焊接的原 理，只有 这样，才 能设计出 好的焊接 结构，才 能在这种 结构上成 为真正的 工程师， 不然你的 所谓经验 和资料， 都将成为 你的绊脚 石。
几乎所有 的焊接， 都是将两 焊接零件 的焊接端 面分子产 生运动， 使它们相 互扩散， 相互缠结 。达到相 互连接的 目的。
如我们的 超声波焊 接就是利 用焊头的 高频振动, 使两焊接 零件高频 磨擦，将 机械能转 化为热 能，热能 将两焊接 面的分子 溶解，恢 复其活 性，然后 在外作用 力的辅助 下，分子 相互缠结 来达到焊 接目的，
有经验的 工程师可 能也知 道，用超 声波焊接 完后有时 候会出现 Gap不均 匀的现 像，就是 有些地方 的Gap 大，有些 地方的 Gap小， 导致产品 十分丑 陋，如下 图实例：
为什么会 出现这一 情况呢？ 我们在设 计上该如 何防止 呢？首先 我们假设 在超声波 加工设备 上是没有 问题的， 那么我们 要在设计 上来解决 这一现象 。一起来 分析~~
两者的不 同之处仅 在于A将 超声线设 计于上盖 上。B将 超声线设 计在下盖 上。
不怕的答 案是：两 者超声效 果一样， 为什么这 样讲呢， 且听我细 细道来 ~~~
如果超声 设备，超 声线设计 参数及两 零件材料 是相同 的，那么 影响超声 质量的就 只有超声 线与超声 波焊头之 间的距离 了。这个 就是我要 讲的近场 焊与远场 焊。
而我们通 常用的 502胶 水，或是 其它粘接 剂，胶水 本是一种 高腐蚀的 液体，它 将焊接面 的分子膨 涨，恢复 其活性， 然后在外 作用力的 辅助下， 分子相互 缠结来达 到焊接目 的。其实 不难明白 。焊接就 是一个让 分子相互 缠结的过 程。
二,超声焊 接剖析：
2.1:超声 波焊接设 备，相信 各位都有 见过，还 是再来哆 嗦一下。 如图：
(设计方案 二)
如左图改 进后的超 声线设 计，通常 我们做成 一条三角 形的小 骨，这样 会减小焊 接能量和 时间，(在 学术界用 专业的语 言来讲， 这种小三 角骨称为 能量导向 器)但是仍 然会有小 部分溢 料，影响 外观。
(设计方案 三)
通常为了 防止溢胶 影响外 观，我们 要做成如 左图形 式，将超 声线做在 止口内， 防止塑胶 熔体溢出 。
(设计方案 四)
当产品壁 厚不够， 不能做止 口结构 时，为了 防止塑胶 熔体溢出 影响外 观，通常 我们将产 品结构做 成如左 图，做一 个溢料收 集器来防 止不不良 现像
(设计方案 五)
有经验的 工程师应 该都知 道，没有 美工线的 产品在装 配变形后 极易引起 上下盖错 位，从而 导致刮手 。超声也 是一样， 也有错位 的机率， 为了防止 有刮手现 像，最好 还是做一 点美工线 在上面。
由上图我 们不难明 白，超声 焊的焊接 原理： 1,输入低 频电 --->
2.通过电 源箱变 频，转换 成高频电 输出 >
3.通过变 压器装置 将高电频 信号转换 成机械振 动。原理 就和电铃 一样，都 是电磁场 的高频切 换来实 现，这个 就是我们 所谓的超 声了。---
4.通过振 幅变压百度文库 整合振幅
不良原因 一：超声 线的设计 不良。如 图~
不良原因 二：超声 零件的材 质不同， 在超声焊 接中，两 被超声的 零件尽可 能使用相 同的材料 。如像 PA,它就 只能与PA 相互超声 连接。 POM,只能 与POM相 互超声。 使用不同 的材料相 互超声， 更严重的 会有根本 无法焊
接的现象 。相对来 讲，半结 晶塑胶比 较容易出 现不易超 声或是超 声不良。
介绍完了 超声熔接 焊的超声 接头形 式，大家 一定在 想，那么 超声线的 具体参数 要怎么设 计才合理 呢？实际 上超声线 的参数与 其被超声 零件和材 质与其体 积大小有 一定的关 系。通常 我是这样 来设计 的，见下 表（仅供 参考）
止口的设 计参数通 常如下 图：
有时为了 增加超声 波焊接强 度，我们 也可以在 超声面上 做一些纹 理，用来 做超声强 度改良， 如图：
~~^^
在众多的 产品中， 塑料的焊 接用的可 是不少， 而且焊接 方式也是 多式多样 。
首先一 起来大约 了解下， 目前常用 的各种零 件焊接方 式（实际 上有些我 也不曾亲 自用过）
1．超声 波焊接 2，振动 焊接 3，旋转 焊接 4，热板 焊接
5．感应 焊接 6，接触 电阻焊接 7，热气 焊接 8，挤出 焊接
如果说因 产品需 求，我们 一定要用 两种不同 的材料来 进行超声 波焊接， 建议将超 声结构做 成机械互 锁式，如 下图
接下来就 是大家比 较关心的 超声线位 置与超声 质量之间 的关系， TONY版 也有提过 此问题， 一起来回 顾下
这是当年 TONY版 提过的， 请问是A 超声质量 好还是B 好。
三，超声 波焊接头 设计
对于像 ABS ,PC,HIPS 等易于超 声熔接焊 的塑胶， 其接头形 式通常设 计成以下 几种
(设计方 案一)
像这种 接头的设 计是不适 合用来做 超声熔接 焊接的， 它需要很 长的焊接 时间，很 大的焊接 能量，而 且焊完后 周边还有 熔胶会溢 出，影响 产品外观 。
什么叫 近声焊？ 什么叫远 场焊？一 般来说， 当超声线 与超声焊 头的距离 小于
6.3mm 时，我们 称为近声 焊，大于
6.3mm 时，则称 为远场焊 。如图：
一般来 讲，像普 通的塑胶 材料，超 声线和焊 头距离越 近越好， 那样更加 容易产生 焊接，但 有些特殊 材料则只 能使用远 场焊来进 行焊接， 如玻璃， 无定形材 料。因为 使用近场 焊容易会 合零件产 生裂纹或 是其它损
坏。所以 就TONY 那题我个 人认为单 从其超声 效果上来 看是一样 的。没有 明显差别 。
超声熔接 焊就给各 位介绍到 这里了， 相信各位 还有听说 过超声紧 压焊，超 声埋塑 焊，超声 剪切焊， 超声斜坡 焊等等， 其实原理 和超声熔 接焊的原 理差不 多，只是 在超声线 结构及超 声波能量 上有些不 同，在 此，就不 做介绍 了，以后 有用到的 朋友，可 以和我私 下交谈
15~60um. 也有时候 会将其频 率调成 15Khz.这 种声频率 适合用来 超声较大 制件或是 较软的材 料，如大 型的PP材 料外壳等 。一但将 超声将塑 胶局部熔 化后，超 声会立即 停止，通 常这个超 声过程会
另外一个 要了解的 是焊头的 材料选 择：
总体上来 讲，如果 是用来超 声塑胶， 我们一般 一般选用 质量较 轻，强度 较好，高 耐摩擦， 超声传导 较优秀的 金属材料 来制作。 如我们通 常用的 有，钛， 铝，或是 其它合金 。 如果是用 来作金属 +塑胶嵌 件超声， (可参考 我的嵌件 设计教 程： http://w ww.5dcad .cn/bbs/ thread9248-12.html) 通常我们 选用热处 理钢就好 。
5.输出能 量，将焊 头引至高 频振动 -->
6.焊头将 塑胶零件 高频摩 擦，产生 热能。使 塑胶熔化 。
7.风压装 置同时下 压运动.将 两零件融 合在一 起，然后 冷却，达 到粘结目 的。
接下来着 重讲下超 声装备各 部件的基 本参数：
通过电源 箱变频 后，其输 出频率通 常在
20~50kH Z之间， (20kHZ最 常用)其振 幅通常在
但超声 波焊接和 旋转焊接 是我们实 际中在塑 胶产品上 应用的最 多，最广 泛的。接 下来只就 针对这两 种焊接工 艺做讲述 。其它的 焊接工 艺，有兴 趣的朋友 可以自已 找资料学 习研究和 是私下找 我商讨也 行。
首先，我 们一定要 真正弄清 焊接的原 理，只有 这样，才 能设计出 好的焊接 结构，才 能在这种 结构上成 为真正的 工程师， 不然你的 所谓经验 和资料， 都将成为 你的绊脚 石。