塑胶产品设之《超声波线的设计》

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1、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

2、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.不良的对接接头设计对接接头焊接时间过长焊接能量过大挤出焊体导致外观缺陷改出的对接接头设计焊接时间缩短带有能量导向嚣的焊接能量减少对接接头挤出的溢料可见焊接面积减少挤出熔体

3、没有形附加的溢料收集嚣成品外观无缺陷改进的耐剪切性有助部件定位Z形接头挤出熔体没形成外观缺陷典型的能量控制嚣尺寸/mm无定形聚合物半结晶聚合物尺寸小部件大部件小部件大部件h图1无定形和半结晶聚合物所用的能量导向嚣的近似尺寸此图所示的焊接接头是对普通能量控制接头设计的独特的改进.下面式件用一个粗糙或有纹理的表面改进.将会提高焊接质量焊接强度和焊接完成的容易程度.其它许多有纹理的接头外形也是可行.溢料问题可通过把溢料污染槽引入接关设计中而降低为安全一般溢料槽设计至少10的过度体积容量.＊紧压接头:为了使溢料形成的可能性最小紧压接头设计的目的是

4、阻挡熔体或将熔体保持在熔区内.紧压接头对半结晶的塑料材料如尼龙是有用的.因为接关结构更复杂紧压接关所需的制件配合公差相对严格.与三角能量导向嚣焊接相比较大的接头结构也需要附加振幅和焊接能量.典型的紧压焊接几何结构如图2所示.15°锥度图2典型的超声紧压焊接结构制件找平简单对接没有任何措施解决制件相互找平或对中.制件找平更适于用模塑定位销或双头螺完成.而z形接能自动找平且在使用时耐拉伸且改进了搞剪切负荷性.并能消除外部溢料.滑动间隙或0.20-0.64mm或0.20-0.64mm图3超声焊接工艺用的典型z开接头设计a焊接前的z接头:b焊接后

5、的z形接头:c改进的z形接头:台阶附带肩部掩盖了不平性结果使外观改进＊槽舌接合不但提供了剪切强度而且提供了拉伸强度.这种接合是自对中的接合区域的壁厚必须相对大以适应槽舌接合设计.另外制件公差要求相对严.间隔加强筋改善了接头找平.图4超声焊接工艺用的典型槽舌接合设计＊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。剪切接头号具有搭接制件壁部分，当接头被焊接和相互依次嵌入时，搭接部分产生公差和局部剪切。为了促进制件找平，接头包含了调节部分。为了集中

6、熔融能量，一边上的阻碍物的顶角在初始接触面上降低。因为融化材料的温度在整个接触面上保持一致，制件被焊接时，两表面熔融均匀。深度为1.0-2.0mm的使用0.13-0.5mm范围内的公差值。为了防止在焊接过程中由于公差而产生的外部侧壁翘曲，垂直的制件应尽可能浅，但在一边用剪切制件改进的槽舌接头可与较深的拉伸制件一起使用，提供中壁接头，它使由于公差而产生的侧壁翘曲最小。如图5所示。间隙焊接深度引入3公差24（a）焊接前的部件；（b）焊接后的部件图5典型的超声焊接剪切接头设计和典型的中壁组装剪切接头设计1-槽舌剪切接头：有助于阻止部件向内弯曲；

7、2-支撑夹具：目的是在焊接过程中阻止下面部件壁向外弯曲；3-上面的部件；4-下面的部件＊斜坡接合斜坡接合设计也可为无定形和半结晶聚合物提供高强度密封接头。斜坡接合是自固定的且最适合小尺寸的圆形或椭圆形制件。斜坡接合的焊接能量要求很高。部件壁最小图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0.10-0.25mm的公差产生焊缝和溢料。当从功能或审美上不能接受溢料时，就使用收集器。＊带嵌入密封装置的焊接用嵌入的弹性密

8、封圈或韧性垫圈也可获得可靠的密封。如图7所示接头制件装有一个弹性环，以改善用超声焊接接合可达到的密封安全性，或在连续的周边焊接不可能的情况下使用。上层部件上层部件图7超声焊接制件通常需要密封接