超声波线设计

超声波线设计

焊接热塑性制品的最普通的方法是超声焊接.这种方法是采用低振幅,高频率(超声)振动能量使表面和分子摩擦产生焊接相连垫塑性制件所需的热量.(正弦超声振动) 超声焊接在20-50kHz的频率范围内发生,其一般振幅范围为15-60um.在低达15kHz(较高振幅)的声频有时用于较大制件或较软材料.焊接过程通常在0.5-1.5s内发生.焊接工艺变量包括焊接时间,焊头位置和焊接压力.超声焊

接设备通常用来焊接中,小尺寸的热塑性塑料制品,而很大

的制品可用多点焊接.

超声焊接方法可根据焊接时间或焊缝位置(塌陷距离)

或焊接能量控制.也对焊接压力和冷却时间提供附加控制.

超声焊接设备一般不是在20kHz就是在40kHz频率下运行 .20kHz装置更常用.

接头设计:第一类即最常用的接头类型,在被连接表面

的垂直方向上利用超声振动.对接和Z形接合归入这一类,

适用于多数聚合物.第二类超声焊接接头包括与接头表面平行的振动,形成剪切状态.各种类型的剪切和嵌接归入第二类.

能量控制嚣接点与无定形材料一起使用最佳,图1所示较大的能量控制嚣结可在一些不密闭的半结晶材料中应用.

＊剪切接头当焊接半结晶聚合物（或其它难以焊接的聚合物）和需要密封接头号时，一般推荐使用剪切接。需要高强度，高质量接碚的环形和矩形制件都用剪切接头。剪切接

图6 超声焊执着用典型的斜坡接合设计

（a）斜坡接合；改进的斜坡接合（附加公差）

1-溢料槽；2-夹具

斜坡接合具有30°-60°的角且应该在±1°内装配。为附加的熔区材料厚度增加的

＊溢流式铆焊溢流式铆焊用在要求表面为平的或隆起的及锁信制件的厚度被允许使

●

●2半结晶聚合物一般更难用超声能量焊接.增加由焊接体系发射的能量值（即

增加振幅）；缩短焊头/制件接触面与接头接口间的距离;使用近场超声焊接技

术;使用振幅高达0.05-0.15mm的焊头.这些高焊接振幅需要使用钛焊头.当

需要高强度、密封组装时，剪切接头和斜坡接合对半结晶聚合物都适用。

●3焊接吸湿性聚合物：模塑后马上焊接制件（在它们仍是干燥时）；焊接前干

燥制件；焊接前把制件存放在干燥器内。

目前利用超声设备焊接各种塑件已相当普及, 产品包装. 切割. 铆埋 .压花 .打孔.等行业是必不可缺的设备, 于是各式各样, 各种功能的超声焊接也应运而生, 应用领域不同, 使用方法和对设备要求大不相同. 现时使用中消费者存在很大的区. 真对这些误区加一说明! （更多精品论文，请浏览

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1) 焊接原理上理解误区

有相当一部分从事多年超声焊接方面的人员. 对超声能量地传递有一种误解, 认为是音波在接触面进行焊接, 其实这是一种误解, 真正的焊接原理是: 换能器把电能转换为机械后, 通过工件物质分子进行传导, 声波在固体中地传导声阻远小于在空气中的声阻, 当声波通过工件接缝时, 缝隙中的声阻大, 产生的热能相当就大. 温度首先达到工件的容点, 再加上一定的压力, 使接缝熔接. 而工件的其它部分由于热阻小, 温度低不会熔接. 其原理同电工学中的欧姆定律类似.（更多精品论文http://www.cx5380com.）

2) 工件材料误区:

超声焊接机对要焊接的工件材质也是有要求的, 不是所有材料都能焊接, 有人理解为任何材料都可以焊接,这是一个很大的误解. 不同种材质之间有的能更好地焊接, 有的是基本能相熔, 有的是不相熔的. 同一材料之间熔点是相同的, 从原理讲是可以焊接的, 但是当要焊接的工件的熔点大于350℃时, 就不在适合用超声焊接了. 因为超声是瞬间使工件分子溶化, 判断依据是在3秒之内, 不能良好熔接, 就应该选择其它焊接工艺. 如热板焊接等. 一般来讲ABS料是最容易焊接, 尼龙是最难熔接的. 具体焊接材料选择请参考附表:

3)焊接工件的工艺误区

超声能量是瞬间爆发地, 熔接处应成点或线条, 以及传递的距离都要符合超声焊接方式. 有人认为只要是塑料材料, 无论怎样接合面都可以良好地焊接, 这也是一个错误认识. 当瞬间能量产生时, 接缝面积越大,能量分散越严重, 焊接效果越差, 甚至无法焊接. 另外超声波是纵向传波的, 能量损失同距离成正比, 远距离焊接应控制在6厘米以内. 焊接线应控制在30----80丝之间为宜, 工件的臂厚不能低于2毫米, 否则不能良好熔接, 特别是要求气密的产品.（更多精品论文请浏览）

4) 超声输出功率误区

超声波输出功率的大小, 同压电陶瓷片的直径和厚度、材质、设计工艺决定, 一但换能器定型,最大功率也就定型了, 衡量输出能量的大小是一个复杂的过成, 不是换能器越大,电路使用功率管越多, 输出能量就越大, 它须要相当复杂的振幅测量仪, 才能准确测量其振幅, 由于大多数使用者对超声知识太了解, 又加上某些销售人员的误导, 给消费者一个错误认识. 消耗电能多少并不能反应输出超生功率的大小, 如产生纵向能量低, 而消耗电流大, 只能说明设备的效率低下. 无功功率大而宜.

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5) 超声焊接机种选择误区

使用多大输出功率, 振荡频率、振幅范围，要根据工件的材料、焊线面积、工件内是否有电子元器件、是否要气密等因素来考虑。误认为功率越大越好。这也是一个误解。如果对超声不是太了解。最好请教正规的超声波生产厂工程技术人员。有条件的话最好到厂家现场勾通，不要盲目听从一些非正规超声销售人员的误导。目前生产相关设备的公司特别混杂，其中大部为家庭式作坊，对电路进行生搬硬套仿制，对工作原理似懂非懂。仿制出的设备有以下致命缺陷。其一是外买元材料品质无法保证，其二生产工艺的核心技术没有掌握。设备在中功率和大功率工作时经常表现出不稳定，产品合格率低。有时会设备损坏。如驱动换能器的功率变压器，所使用的磁性材料参数无法测量，磁饱和磁通密度（Bs ）磁