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超声波焊接技术经验解析

来源: | 发布日期:2021-08-26

当我们在超声波熔接作业时,就其制品的要求程度而言,通常最容易发生的几种状况如下:

1.制品产生溢料或毛边;

2.制品熔接后,产生尺寸不稳定;

3.制品内部零件破坏;

4.制品表面产生伤痕或裂痕;

5.制品产生扭曲变形或白色状(打白);

6.强度无法达到欲求标准。


PVC塑料材料


一、强度无法达到欲求标准

我们必须了解超声波熔接作业的强度绝不可能达到一体成型的强度,只能说接近于一体成型的强度,而其熔接强度的要求标准必须仰赖于多项的配合,这些配合是什么呢?

塑料材质:ABS与ABS相互熔接的结果肯定比ABS与PC相互熔接的强度来的强,因为两种不同的材质其熔点也不会相同,当然熔接的强度也不可能相同,我们探讨ABS与PC这两种材质可否相互熔接?答案是绝对可以熔接,但是否熔接后的强度就是我们所要的?那就不一定了!从另一方面思考假使ABS与耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢?如果超声波HORN瞬间发出150度的热能,虽然ABS材质已经熔化,但是耐隆、PVC、PP、PE只是软化而已。我们继续加温到270度以上,此时耐隆、PVC、PP、PE已经可达于超声波熔接温度,但ABS材质已解析为另外分子结构了!

由以上论述即可归纳出三点结论:

1.相同熔点的塑料材质熔接强度愈强。

2.塑料材质熔点差距愈大,熔接强度愈小。

3.塑料材质的密度愈高(硬质)会比密度愈低(韧性高)的熔接强度高。


二、制品表面产生伤痕或裂痕

在超声波熔接作业中,产品表面产生伤痕、结合处断裂或有裂痕是常见的。因为在超声波作业中会产生两种情形:

1.高热能直接接触塑料产品表面;

2.振动传导。

所以超声波发振作用于塑料产品时,产品 表面就容易发生烫伤,而1mm以内肉厚较薄之塑料柱或孔,也极易产生破裂现象,这是超声波作业先决现象是无可避免的。另一方面,因超声波输出能量的不足(分机器与HORN上模),在振动摩擦能量转换为热能时需要用长时间来熔接,以累积热能来弥补输出功率的不足。此种熔接方式,不是在瞬间达到的振动摩擦热能,而需靠熔接时间来累积热能,使塑料产品熔点到达成为熔接效果,如此将造成热能停留在产品表面过久,而所累积的温度与压力也将造成产品的烫伤、震断或破裂。如此必须考虑功率输出(段数)、熔接时间、动态压力等配合因素,来克服此种作业缺失。


三、制品产生扭曲变形

发生这种变形,归纳其原因有三:

1.本体与欲熔接物,因角度或弧度无法相互吻合;

2.产品肉厚薄(2mm以内)且长度超出60mm以上;

3.产品因射出成型压力等条件,导致变形扭曲。

所以当我们的产品经超声波作业而发生变形时,从表面看来好像是超声波熔接的原因,然而这只是一种结果,塑料产品未熔接前的任何因素,熔接后就形成何种结果。

而且在超声波间接传导熔接作业中(非直熔),6kg以下的压力是无法改变塑料的轫性与惯性。所以不要尝试用强大的压力,去改变熔接前的变形(熔接机最高压力为6kg),包含用模治具的强迫挤压。

或许我们也会陷入一个盲点,那就是从表面探讨变形原因,即未熔接前,肉眼看不出,但是经完成超声波熔接后,就很明显的发现变形。其原因乃产品在熔接前,会因导熔线的存在,而较难发现产品本身各种角度、弧度与余料的累积误差,而在完成超声波熔接后,却显现成肉眼可看到的变形。


四、制品内部零件破坏 

超声波熔接后发生产品破坏的原因如下:

1.超声波熔接机功率输出太强;

2.超声波能量扩大器能量输出太强;

3.底模治具受力点悬空,受超声波传导振动而破坏;

4.塑料制品高、细成底部直角,而未设缓冲疏导能量的R角;

5. 不正确的超声波加工条件;

6.塑料产品之柱或较脆弱部位,开置于塑料模分模在线。


五、产品产生溢料或毛边 

超声波熔接后产品发生溢料或毛边的原因如下:

1.超声波功率太强。

2.超声波熔接时间太长。

3.空气压力(动态)太大。

4.上模下压力(静态)太大。

5.上模(HORN)能量扩大比率太大。

6.塑料制品导熔线太外侧或太高或粗。

上述六项为造成超声波熔接作业后产品发生溢料毛边的原因,其中最关键性的是在第六项超声波的导熔线开设,一般在超声波熔接作业中,空气压力大约在2~4kg范围,根据经验值最佳的超声波导熔线,是在底部0.4~0.6mm×高度0.3~0.4mm 如:此型Δ,尖角约呈60°,超出这个数值将导至超声波熔接时间、压力、机器或上模功率的升高,如此就形成上述1~6项造成溢料与毛边的原因。


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