塑膠超聲波焊接技術(shù)原理

塑膠超聲波焊接技術(shù)原理

　　目前利用超聲波焊接機(jī)已相當(dāng)普及,   產(chǎn)品包裝. 切割. 鉚埋 .壓花 .打孔.等行業(yè)是必不可缺的設(shè)備,   于是各式各樣, 各種功能的超聲焊接機(jī)也應(yīng)運而生,應(yīng)用領(lǐng)域不同, 使用方法和對設(shè)備要求大不相同. 現(xiàn)時使用中消費者存在很大的區(qū).   真對這些誤區(qū)加一說明!   

　　1)   焊接原理上的誤解

　　有相當(dāng)一部分從事多年塑膠超聲波焊接技術(shù)方面的人員.   對超聲能量地傳遞有一種誤解, 認(rèn)為是音波在接觸面進(jìn)行焊接, 其實這是一種誤解, 真正的超聲波焊接原理是: 換能器把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械后, 通過工件物質(zhì)分子進(jìn)行傳導(dǎo), 聲波在固體中地傳導(dǎo)聲阻遠(yuǎn)小于在空氣中的聲阻, 當(dāng)聲波通過工件接縫時, 縫隙中的聲阻大, 產(chǎn)生的熱能相當(dāng)就大. 溫度首先達(dá)到工件的容點, 再加上一定的壓力, 使接縫熔接.   而工件的其它部分由于熱阻小, 溫度低不會熔接. 其原理同電工學(xué)中的歐姆定律類似.

　　2) 塑膠材料方面存在誤解：

　　超聲波焊接機(jī)對要焊接的工件材質(zhì)也是有要求的,   不是所有材料都能焊接, 有人理解為任何材料都可以焊接,這是一個很大的誤解. 不同種材質(zhì)之間有的能更好地焊接,   有的是基本能相熔, 有的是不相熔的.   同一材料之間熔點是相同的,   從原理講是可以焊接的,   但是當(dāng)要焊接的工件的熔點大于350℃時, 就不在適合用超聲焊接了. 因為超聲是瞬間使工件分子溶化, 判斷依據(jù)是在3秒之內(nèi), 不能良好熔接, 就應(yīng)該選擇其它焊接工藝. 如熱板焊接等. 一般來講ABS料是最容易焊接,   尼龍是最難熔接的.   具體焊接材料選擇請參考附表:

  不同塑料的相熔匹配表

常見塑料的特點

　3)塑膠工件設(shè)計上存在誤解：

     超聲能量是瞬間爆發(fā)地, 熔接處應(yīng)成點或線條, 以及傳遞的距離都要符合超聲焊接方式.   有人認(rèn)為只要是塑料材料,   無論怎樣接合面都可以良好地焊接,   這也是一個錯誤認(rèn)識.   當(dāng)瞬間能量產(chǎn)生時, 接縫面積越大,能量分散越嚴(yán)重, 焊接效果越差, 甚至無法焊接. 另外超聲波是縱向傳波的,   能量損失同距離成正比, 遠(yuǎn)距離焊接應(yīng)控制在6厘米以內(nèi).   焊接線應(yīng)控制在30----80絲之間為宜, 工件的臂厚不能低于2毫米, 否則不能良好熔接, 特別是要求氣密的產(chǎn)品.

　　4) 超聲波輸出功率誤區(qū)

    超聲波輸出功率的大小, 同壓電陶瓷片的直徑和厚度、材質(zhì) 、設(shè)計工藝決定, 一但換能器定型,最大功率也就定型了, 衡量輸出能量的大小是一個復(fù)雜的過成, 不是換能器越大,電路使用功率管越多, 輸出能量就越大, 它須要相當(dāng)復(fù)雜的振幅測量儀, 才能準(zhǔn)確測量其振幅, 由于大多數(shù)使用者對超聲知識太了解, 又加上某些銷售人員的誤導(dǎo), 給消費者一個錯誤認(rèn)識.   消耗電能多少并不能反應(yīng)輸出超生功率的大小,   如產(chǎn)生縱向能量低,   而消耗電流大,   只能說明設(shè)備的效率低下. 無功功率大而宜.

　　5) 超聲波焊接機(jī)種選擇誤區(qū)

　　使用多大輸出功率, 振蕩頻率、振幅范圍，要根據(jù)工件的材料、焊線面積、工件內(nèi)是否有電子元器件、是否要氣密等因素來考慮。誤認(rèn)為功率越大越好。這也是一個誤解。如果對超聲不是太了解。最好請教正規(guī)的超聲波生產(chǎn)廠工程技術(shù)人員。有條件的話最好到廠家現(xiàn)場勾通，不要盲目聽從一些非正規(guī)超聲銷售人員的誤導(dǎo)。目前生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的公司特別混雜，其中大部為家庭式作坊，對電路進(jìn)行生搬硬套仿制，對工作原理似懂非懂。仿制出的設(shè)備有以下致命缺陷。其一是外買元材料品質(zhì)無法保證，其二生產(chǎn)工藝的核心技術(shù)沒有掌握。設(shè)備在中功率和大功率工作時經(jīng)常表現(xiàn)出不穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率低。有時會設(shè)備損壞。如驅(qū)動換能器的功率變壓器，所使用的磁性材料參數(shù)無法測量，磁飽和磁通密度（Bs ）   磁感應(yīng)強(qiáng)度（Bm） 、有效磁導(dǎo)率（Ue） 、剩余磁通密度（Br）、矯頑力（A/M）、損耗因數(shù)（tan￡）、溫度系數(shù)（au/K—1），繞制工藝相當(dāng)講究，包擴(kuò)抽真空浸環(huán)氧樹質(zhì)。這些測試設(shè)備和生產(chǎn)環(huán)境家庭式工廠是無法做到的。所以在勾買超聲時，最好先了解一下公司情況，不要盲目聽從銷售員吹捧，也不要只看價格。只有這樣才能日后減少不必要麻煩。

　　需要超聲波焊接的塑膠產(chǎn)品，表面盡量是一個比較平緩的面，落差不能太大。超聲波能量是沿垂直方向從上往下傳遞的，平整的接觸面將有利于超聲波能量的有效傳遞，并且到達(dá)每個位置的振幅均勻。

　　6）超聲波模具結(jié)構(gòu)的誤解

　　超聲波模具（HORN）型式多種多樣，工件的型狀決定著模具外型，但每部分的尺寸和弧度、材質(zhì)都要嚴(yán)格計算的， 有人錯誤認(rèn)為只不過是一個金屬塊而宜。   設(shè)計的是否合理直接影響著模具的效率、壽命、產(chǎn)品的合格率、嚴(yán)重時會直接燒壞發(fā)生器。

　　模具的材料一般使用鎂鋁7075，而有些人為降低成本，使用劣質(zhì)材料，或仿冒的7075。正規(guī)模具生產(chǎn)商進(jìn)料都有一套嚴(yán)格地檢驗程序，加工尺寸都是經(jīng)過計算機(jī)軟件模擬和校驗后加工出來的。品質(zhì)才有保障。這些工序一般作坊是無法做到的，如不經(jīng)過合理地設(shè)計，做出的模具，在焊接小工件時，反應(yīng)問題還不明顯，當(dāng)大功率時就會出現(xiàn)各種弊端。嚴(yán)重時直接損壞功率元件。