超声波焊接要具备哪些条件

A. 超声波焊接 工装 要求

超声波塑料件的焊接线设计
代注塑方式能有效提供比较完美的焊接用塑胶件。光我们决定用超声波焊接技术完成熔合时，塑料件的结构设计必须首先考虑如下几点：
1 焊缝的大小（即要考虑所需强度）
2 是否需要水密、气密
3 是否需要完美的外观
4 避免塑料熔化或合成物的溢出
5 是否适合焊头加工要求
焊接质量可能通过下几点的控制来获得：
1 材质
2 塑料件的结构
3 焊接线的位置和设计
4 焊接面的大小
5 上下表面的位置和松紧度
6 焊头与塑料件的妆触面
7 顺畅的焊接路径
8 底模的支持
为了获得完美的、可重复的熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向：
1 最初接触的两个表面必须小，以便将所需能量集中，并尽量减少所需要的总能量（即焊接时间）来完成熔接。
2 找到适合的固定和对齐的方法，如塑料件的接插孔、台阶或企口之类。
3 围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相联系互紧密接触的。如果可能的话，接触面尽量在同一个平面上，这样可使能量转换时保持一致。
下面就对塑料件设计中的要点进行分类举例说明：

整体塑料件的结构
1.1塑料件的结构
塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚，太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为2-6kgf/cm2 。所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。
1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1所示），在设计时可以罐状顶部做如下考虑
○1 加厚塑料件
○2 增加加强筋
○3 焊头中间位置避空
1.3尖角
如果一个注塑出来的零件出现应力非常集中的情况，比如尖角位，在超声波的作用下会产生折裂、融化。这种情况可考虑在尖角位加R角。如图2所示。
1.4塑料件的附属物
注塑件内部或外部表面附带的突出或细小件会因超声波振动产生影响而断裂或脱落，例如固定梢等（如图3所示）。通过以下设计可尽可能减小或消除这种问题：
○1 在附属物与主体相交的地方加一个大的R角，或加加强筋。
○2 增加附属物的厚度或直径。

1.5塑料件孔和间隙
如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减（如图4所示），根据材料类型（尤其是半晶体材料）和孔大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免。
1.6塑料件中薄而弯曲的传递结构
被焊头接触的塑件的形状中，如果有薄而弯曲的结构，而且需要用来传达室递超声波能量的时候，特别对于半晶体材料，超声波震动很难传递到加工面（如图5所示），对这种设计应尽量避免。

1.7近距离和远距离焊接
近距离焊接指被焊接位距离焊头接触位在6mm以内，远距离焊接则大于6mm，超声波焊接中的能量在塑料件传递时会被衰减地传递。衰减在低硬底塑料里也较厉害，因此，设计时要特别注意要让足够的能量传到加工区域。
远距离焊接，对硬胶（如PS，ABS，AS，PMMA）等比较适合，一些半晶体塑料（如POM，PETP，PBTB，PA）通过合适的形状设计也可用于远距离焊接。
1.8塑料件焊头接触面的设计
注塑件可以设计成任何形状，但是超声波焊头并不能随意制作。形状、长短均可能影响焊头频率、振幅等参数。焊头的设计需要有一个基准面，即按照其工作频率决定的基准频率面。基准频率面一般占到焊头表面的70%以上的面积，所以，注塑件表面的突超等形状最好小于整个塑料面的30%。一滑、圆弧过渡的塑料件表面，则比标准可以适当放宽，且突出位尽量位于塑料件的中部或对称设计。
塑料件焊头接触面至少大于熔接面，且尽量对正焊接位，过小的焊头接触面（如图6所示），会引起较大损伤和变形，以及不理想的熔接效果。

在焊头表面有损伤纹，或其形状与塑料件配合有少许差异的情况下，焊接时，会在塑料件表面留下伤痕。避免方法是：在焊头与塑料件表面之间垫薄膜（例如PE膜等）。

焊接线的设计
2 焊接线的设计
焊接线是超声波直接作用熔化的部分，其基本的两种设计方式：
○1 能量导向
○2 剪切设计
2.1能量导向
能量导向是一种典型的在将被子焊接的一个面注塑出突超三角形柱，能量导向的基本功能是：集中能量，使其快速软化和熔化接触面。能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力度，在这种导向中，其材料大部分流向接触面，能量导向是非晶态材料中最常用的方法。
能量导向柱的大小和位置取决于如下几点：
○1 材料
○2 塑料件结构
○3 使用要求
图7所示为能量导向柱的典型尺寸，当使用较易焊接的材料，如聚苯乙烯等硬度高、熔点低的材料时，建议高度最低为0.25mm。当材料为半晶体材料或高温混合树脂时（如聚乙碳），则高度至少要为0.5mm，当用能量导向来焊接半晶体树脂时（如乙缩荃、尼龙），最大的连接力主要从能量柱的底盘宽带度来获得。

没有规则说明能量导向应做在塑料件哪一面，特殊情况要通过实验来确定，当两个塑料件材质，强度不同时，能量导向一般设置在熔点高和强度低的一面。
根据塑料件要求（例如水密、气密性、强度等），能量导向设计可以组合、分段设计，例如：只是需要一定的强度的情况下，分段能量导向经常采用（例如手机电池等），如图8所示。

2.2能量导向设计中对位方式的设计
上下塑料件在焊接过程中都要保证对位准确，限位高度一般不低于1mm，上下塑料平行检动位必须很小，一般小于0.05mm，基本的能量导向可合并为连接设计，而不是简单的对接，包括对位方式，采用能量导向的不同连接设计的例子包括以下几种：
插销定位：图9所示为基本的插销定位方式，插销定位中应保证插销件的强度，防此超声波震断。

台阶定位：图10所示为基本的台阶定位方式，如h大于焊线的高度，则会在塑料件外部形成一条装饰线，一般装饰线的大小为0.25mm左右，创出更吸引人的外观，而两个零件之间的差异就不易发现。

图11所示台阶定位，则可能产生外溢料。图12所示台阶定位，则可能产生内溢料。图13所示台阶定位为双面定位，可防止内外溢料。

○1 企口定位：如图14所示，采用这种设计的好处是防止内外溢料，并提供校准，材料容易有加强密封性的获得，但这种方法要求保证凸出零件的斜位缝隙，因此使零件更难能可贵于注塑，同时，减小于焊接面，强度不如直接完全对接。

○2 底模定痊：如图15所示，采用这种设计，塑料件的设计变得简单，但对底模要求高，通常会引致塑料件的平行移位，同时底模固定太紧会影响生产效果。

○3 焊头加底模定位：如图16所示，采用这种设计一般用于特殊情况，并不实用及常用。
○4 其它情况：
A：如图17所示，为大型塑料件可用的一种方式，应注意的是下支撑模具必须支撑住凸缘，上塑料件凸缘必须接触焊头，上塑料件的上表面离凸缘不能太远，如必要情况下，可采用多焊头结构。
B：如连接中采用能量导向，且将两个焊面注成磨砂表面，可增加摩擦和控制熔化，改善整个焊接的质量和力度，通常磨砂深度是0.07mm-0.15mm。

C：在焊接不易熔接的树脂或不规则形状时，为了获得密封效果，则有必要插入一个密封圈，如图18所示，需要注意的是密封圈只压在焊接末端。图19所示为薄壁零件的焊接，比如热成形的硬纸板（带塑料涂层），与一个塑料盖的焊接。
2.3剪切式设计
在半晶体塑料（如尼龙、乙缩醛、聚丙烯、聚乙烯和热塑聚脂）的熔接中，采用能量导向的连接设计也许达不到理想的效果，这是因为半晶体的树脂会很快从固态转变成融化状态，或者说从融化状态转化为固态。而且是经过一个相对狭窄的温度范围，从能量导向柱流出的融化物在还没与相接界面融合时，又将很快再固化。因此，在这种情况下，只要几何原理允许，我们推荐使用剪切连接的结构。
采用剪切连接的设计，首先是熔化小的和最初触的区域来完成焊接，然后当零件嵌入到下起时，继续沿着其垂直壁，用受控的接触面来融化。如图20所示，这样可能性获得强劲结构或很好的密封效果，因为界面的熔化区域不会让周围的空气进来。由于此原因，剪切连接尤其对半晶体树脂非常有用。

剪切连接的熔接深度是可以调节的，深度不同所获得的强度不同，熔接深度一般建议为0.8-1.5mm，当塑件壁厚及较厚及强度要求高时，熔接深度建议为1.25X壁厚。
图21所示为几种基本的剪切式结构：

剪切连接要求一个塑料壁面有足够强度能支持及防止焊接中的偏差，有需要时，底模的支撑高于焊接位，提供辅助的支撑。

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B. 超声波焊接两个塑料件匹配有什麽要求

超声波抄焊接对两个塑料件的材质也是有一定的要求和两个塑料件要有定位，还有就是要有超声波焊接是所需的熔接线，熔接线的设计关系这塑料件焊接后的牢固度和美观性。北京正宏尼可技术有限公司是专业做超声波塑料焊接设备和焊接设计的。

C. 超声波焊接有什么条件和要求

超声波焊接条件:
作为超声波焊接的条件,最重要的是施加焊接能源的时间(振动、焊接时间)长短和压力,当然,其他条件也是很重要的。
焊接温度
超声波焊接材料的粘流温度。否则材料不会熔化。与振幅有关,振幅越高,温度上升越高。
加压力
使用圆柱形的工瞪眼对成型品进行加压。一般压缩空气压为0.1 -0.3MPa(压力表),有时会更高一些。但是如果采用高压的话,则会阻碍圆柱形的振动。
焊接时间
因材料的各类与制品的形状而异,有些成型品的焊接时间只需要0.2秒就已足够了。时间过长会造成过度焊接而产生大量的飞边与气泡,从而导致气密不良,必须注意。
冷却(保持)时间
对于结晶性塑料,若温度在融点以下,连接部分就会被凝固,通常加压时间保持在0.1-0.2秒之间。
超声波焊机要求:
焊接的焊头由下到上分三部分:焊头、放大器和换能器(超声波换能器)。三者按照一定的比例进行放大。如换能器的振幅为6MM,则放大器可以放大三倍至18MM,到焊头的振幅可增加到36MM。当然,振幅增加,焊头的寿命会降低。被焊接材料不同,所需的振幅也不相同。
焊头材料一般为三种:
钛:昂贵,性能最好,韧性好,加工困难。摩擦损耗小,振幅大可以达到60MM;
铝合金:便宜,磨损快,振幅不能超过30MM,容易加工;
钢:很硬,最不适合作焊头,振幅不能超过25MM,适于切割,需要增加吹风管,便于冷却。
故而,超声波汽车焊接应用范围为:汽车门板、汽车门板隔音毡、汽车无纺布内饰件点焊、汽车仪表板、汽车仪表盘、汽车塑料配件铆接、汽车保险杠、汽车轮胎罩、汽车顶棚、汽车后备箱无纺布、汽车座垫无纺布、汽车发动机盖、汽车车尾灯、汽车灯罩、汽车轴承保持架、汽车杂物箱、汽车过滤器、汽车塑料阀门、汽车空气换向器、汽车气流探测器等。针对汽车塑料配件焊接多采用非标超声波焊接设备,多头多工位设计,带有PCL程序控制与液晶显示屏操作,大型汽车复杂工件的焊接,包含不同方向的熔接面,需同时焊接多个位臵。

D. 超声波焊接机都可以焊接什么材料

河南港塑超声波焊接机可以焊接的材料非常多，例如PVC ABS ACETAL CELL ULOSICS
CYCOVIN KYDEX NORYL PC PEPP PS ACRTILCS POLYSULFONE SAN POLYESTER XT-POLYMER
烯苯乙烯丙晴双 缩醛树脂回 压克力 纤维素 ABC和PC合成物 压克力和答PVC合金 聚亚苯氧化物 尼龙 聚碳酸脂PC 聚乙烯PE 聚苯烯PP 聚苯乙烯PS 聚砜 聚氧乙烯PVC 苯乙烯丙烯晴 聚脂树脂 聚丙烯晴.奥龙/等，但有的材料焊接困难，难到达期待效果。

E. 超声波焊接可焊接哪些东西

请问你用来做什么产品的？超声波焊接的产品太广泛了，胶件类，金属类都可用于超声波焊接

F. 哪些塑料可以超声波焊接

超声波使用热效应进行焊接，一般热塑性塑料都可以焊接。超声波使两个塑料的接触面迅速内熔化，容加上一定压力后，使其融合成一体。

以下是塑料熔接不同材质可配表：

五角星表示容易焊接 蓝色表示焊接一般 淡蓝色表示无法焊接

G. 超声波焊接机都能焊接哪些材料

一、金属材料

• 紫铜和度黄铜；

• 铝及铝合金。

二、非金属材料

• ABS ACETAL ACRTILCS CELL ULOSICS

2.CYCOVIN KYDEX NORYL PC PE

3.PP PS POLYSULFONE PVC SAN POLYESTER XT-POLYMER

4.烯苯专乙烯版属丙晴双 缩醛树脂 压克力权 纤维素 ABC和PC合成物

5.压克力和PVC合金 聚亚苯氧化物 尼龙 聚碳酸脂PC 聚乙烯PE

6.聚苯烯PP 聚苯乙烯PS 聚砜 聚氧乙烯PVC 苯乙烯丙烯晴

7.聚脂树脂 聚丙烯晴.奥龙/等。

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H. 超声波焊接机在焊接过程时，有哪些问题需要注意的

常见问题：

【1】超声波模具架设不准确、受力不平均

解决方案

在一般认为超声波塑料焊接机作业时，产品与模具表面只要接触准确就可以得到应该的熔接效果，其实这只是表面的看法，超声波既然是摩擦振动，就会产生

音波传导的现象。我们如果单只观察硬件（模具）的稳合程度，而忽略了整合型态的超声波塑料焊接机作业方式，必定会产生舍本逐末或误判的后果，所以在此必须

先强调超声波塑料焊接机的作业方式是传导音波，使成振动摩擦转为热能而熔接。这时候超声波模具的稳合程度、产品截面的高低、肉厚、深浅、材质的组织，必定

无法是百分之百承受相同的压力。

另一方面上模（Horn）输出的能量，每一点都有其误差值，并非整个面发出的能量都相同。就这整体而言，势必产生产品熔接线熔接程度的差异。所以也就必须作修正，如何修正，那就是靠超声波塑料焊接机本身的水平螺丝，或是贴较薄的胶带或铝箔来克服了。

【2】超声波焊接后，内部零件破坏

解决方案：

1、提早超声波发振时间（避免接触发振）。

2、降低压力、减少超声波焊接时间（降低强度标准）。

3、减少机台功率段数或小功率机台。

4、降低超声波模具扩大比。

5、底模受力处垫缓冲橡胶。

6、底模与制品避免悬空或间隙。

7、HORN（上模）掏孔后重测频率。

8、上模掏孔后贴上富弹性材料（如硅利康）。

【3】超声波焊接后，发现产品尺寸不稳定怎么调

解决方案：

1、增加熔接安全系数（依序由熔接时间、压力、功率）。

2、启用微调固定螺丝（应可控制到 0.02m/m）。

3、检查超声波上模输出能量是否足够（不足时增加段数）。

4、检查模具定位与产品承受力是否稳合。

5、修改超声波导熔线。

I. 超声波焊接机在焊接过程时，有哪些问题需要注意的

1、电缆的一端接到发振筒上输出控制电缆接头，另一端接到电箱背面的输出控制电缆插座上，并旋紧。

2、将焊头的连接面擦净，连接在发振筒的换能器上，并用扳手锁紧。注意：连接时，必须确保焊头与换能器间两个连接面吻合，并锁紧。不可因连接螺丝过长或滑牙无法锁紧的现象，否则产生声波传递不畅而导致本机损坏。

3、装卸焊头时必须使用两支扳手将焊及换能器分别卡住，不得只卡其中一个部分锁紧或装卸，以免导致手提发振筒的损坏。

4、检查1、2点安装妥当后，将电源线插座插在外接电源插座上，并扳动电源开关，这时电源指示灯亮。

5、轻压声波控制开关，这时能听到声波传递到焊头时焊头发出的“吱吱”声，说明本机工作正常，即可投入使用。

6、机器在工作出现异常时，切勿私自拆开设备，请通知供货商或将设备寄到生产商检查维修。

(9)超声波焊接要具备哪些条件扩展阅读

熔焊方法

熔接法

以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的接合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。

铆焊法

将超音波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。

埋植

藉着焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。

J. 超声波焊接哪些塑料不可焊

超声波焊接机能焊接的主要材料如下：
一、金属材料
紫铜和黄铜；
铝及铝合金。
二、非金属材料
ABS ACETAL ACRTILCS CELL ULOSICS
2.CYCOVIN KYDEX NORYL PC PE
3.PP PS POLYSULFONE PVC SAN POLYESTER XT-POLYMER
4.烯苯乙烯丙晴双 缩醛树脂 压克力 纤维素 ABC和PC合成物
5.压克力和PVC合金 聚亚苯氧化物 尼龙 聚碳酸脂PC 聚乙烯PE
6.聚苯烯PP 聚苯乙烯PS 聚砜 聚氧乙烯PVC 苯乙烯丙烯晴
7.聚脂树脂 聚丙烯晴.奥龙/等。

什么塑料的超声波焊接效果比较好：
非结晶聚合物（ABS、PC、PS、PVC、PMMA等）：分子排列无序、有明显的使材料逐步变软、熔化 及至流动的温度（Tg玻璃化温度）。这类树脂通常能有效传输超音速振动并在相当广泛的压力/振幅范围内实现良好的焊接。
结晶型聚合物（PE、PP、POM、PA6、PA66、PBT、PET等）：分子排列有序，有明显的熔点（Tm熔化温度）和再度凝固点。固态的结晶型聚合物是富有弹性的，能吸收部分高频机械振动。所以此类聚合物是不易于将超声波振动能量传至压合面，帮要求更高的振幅。需要很高的能量（高熔化热度）才能把半结晶型的结构打断从而使材料从结晶状态变为粘流状态，这也决定了这类材料熔点的明显性，熔化的材料一旦离开热源，温度有所降低便会导致材料的迅速凝固。
其次，一般来讲，非极性化合物(如PP、PE)较难超声的(并不是不能)，极性化合物是可以超声的，而且极性化合物之间也是可以超声的，如ABS与PMMA之间是可以超声的。
另外，还有一些特性会影响超声波的效果，如硬度（一般硬度越高越好超声波焊接）、熔点（熔点越高，需要的超声波能量越多）、纯度（原料的焊接效果好，再生料掺杂有杂质效果略差）。