超声波焊接原理
超声波焊接机是利用超声波振动频率,接触摩擦产生热能而使两个塑胶件在焊接界面熔融而固定在一起。超声波焊接是一种快捷、干净、有效的装配工艺,用于满足塑胶件高强度的装配要求,是广泛使用的一种先进装配技术,适用于多种类型塑胶件的装配。正常情况下,超声波焊件具有较高的抗拉强度,可以取代溶剂粘胶及机械紧固等装配方法,同时还可以具有防水、防潮的密封效果。
超声波焊接的工作原理是通过超声波发生器将50 Hz或60 Hz电流转换成 15、20、30或40 kHz的电能,被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动,随后机械运动通过一套可以改变振幅的调幅器装置传递到焊头。
焊头将接收到的振动能量传递到待焊接塑胶件的界面,在该区域,振动能量通过摩擦方式被转换为热能,将塑料熔化,振动停止后维持在塑胶件上的短暂压力使两塑胶件以分子连接方式凝固为一体,
2.超声波焊接的优点
超声波焊接是一种快捷、十净、可靠性高的装配工艺,具有以下优点:
1)焊接速度快,效率高。绝大部分超声波焊接可以在0.1〜0.5 s之内完成;
2)成本低。由于效率高,人工成本低,同时省去了大量夹具、粘合剂或者机械紧固件等的使用,因此超声波焊接是一种非常经济的塑胶件装配方式;
3)强度高。超声波焊接几乎可以达到塑胶件本体强度的80%以上;
4)合理的塑胶件设计可以使得超声波焊接达到防水效果;
5)表面质量好,焊点美观,可以实现无缝焊接;
6)工序简洁,操作简单,可以实现自动化焊接;
7)品质稳定,产品质量稳定可靠,适宜大批量生产;
8)超声波焊接过程清洁、稳定、可靠,而且能量消耗低。
3.超声波焊接的局限性
虽然超声波焊接有众多的优点,但超声波焊接也有一定的局限性,在选择超声波焊接工艺之前及进行超声波焊接塑胶件零件设计时,必须清楚了解超声波焊接的局限性,并通过合理的零件设计来避免超声波焊接缺陷的产生及提高焊接的质量。
1)材料的限制性。超声波焊接并不能够焊接所有的塑料,这是超声波焊接最大的局限性。有的塑料焊接性能好,有的塑料焊接性能差,而且超声波焊接一般仅适合于一种或者相似塑料之间的焊接。如果两个塑胶件材料不同,多数时候超声波焊接无能为力。因此,一旦选定超声波焊接工艺,就不能轻易更改零件材料。
2)不可拆卸性。超声波焊接是不可拆卸性连接,无法进行返工。一旦两个零件经过超声波焊接装配成一体,之后如果发现产品存在质量问题,零件无法进行返工。
3)零件大小和形状的限制。中小型的塑胶件适合超声波焊接,尺寸一般小于250mmx300 mm,较大的零件可能需要多个焊接工序,焊接效果可能不理想。超声波焊接一般适用于形状比较单一的塑胶件,对于形状复杂的塑胶件,焊接质量可能较低。
4)零件结构强度的限制。超声波的能量很大,在焊接过程中有可能造成塑胶件本身因为强度不够而发生损坏,同时也可能造成产品内部其他零部件的损坏。因此,在进行产品设计时,应尽可能增加塑胶件的强度和产品内部其他零部件的强度,或者将零部件远离焊接区域,尽量把强度不高的其他零部件安排在超声波焊接工序之后再进行装配。
5)对超声波焊接操作人员要求高。目前超声波焊接质量对超声波焊接机的调机技术,以及对操作者的细心程度都有很大的依赖性。很多产品在前几次超声波焊接时会出现焊接不够牢固或者焊接表面过度熔化等质量问题,此往往让人误以为超声波焊接的质量就只能达到这一步,但其实绝大多数的质量问题可以通过焊接参数调整而得到解决,不过这需要依赖调机技术以及操作者的细心程度。最有效的方法是请超声波设备供应商专业人员提供帮助。
6)超声波对于人的听力有伤害,应准备好劳保用品。