超声波焊接线尺寸设计

1、带有能量醇向 u u 的封接接 n n附加的溢料收集 U U超声波焊接线的设计00焊接热塑性制件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 20-50kHz20-50kHz 的频率范围内发生,其一般振幅范围为 15-60um.15-60um.在低达 15kHz15kHz（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 0.5-1.5S0.5-1.5S 内发生.焊接工艺娈量包括焊接时间，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，f f 塑料制件,而很大的制件

2、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.超声焊接设备一般不是在 20kHz20kHz 就是在 40kHz40kHz 频率下运行.20kHz.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 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 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.zrn妾n n不良的封接接言十

3、焊接n n焊接能量谩大3W3W 出焊 ifif 醇致外缺陷改出的封接接 1111 骰:言十焊接缩短焊接能量减少3W3W 出的溢料（可冕）焊接面稹减少 3W3W 出熔 ifif 没有形成品外!瓢缺陷改迤的耐剪切性有助部件定位3W3W 出熔 ifif 波形成外缺陷典型的能量控制 U U 尺寸/mmmm1瓢定形聚合物半结晶聚合物/h尺寸小部件大部件小部件大部件，.HTh0.3-0.4C,6C.5-0,7 0,7-LC6口一口“90.图 1 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白表面改进.将会提高焊接质量，

4、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*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阻挡熔体或将熔体保才 e e 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.螺完成.而 z 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. .设计至少 10%10%的过度体积容量制件找平图 2 2 典,简单对接没有任何措施解决制件相互找平或对中.制

5、件找平更适于用模塑定位销或双头典型的紧压焊接几何结构如图 2 2 所示.图 3 3 超声焊接工艺用的典型 z z 开接头设计(a)(a)焊接前的 z z 接头：(b)(b)焊接后的 z z 形接头:改进的 z 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 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，高质量接暗的环形和矩形制

6、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 1.0-2.0mm1.0-2.0mm 的使用 0.13-0.5mm0.13-0.5mm 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 5 所示。或0.20-0.

7、64mmC,20.6rr或0.20-0.64mmH/8滑隙J.l.rr，23,3 门门执着用典型的斜坡接合设计(a)(a)斜坡接合；改进的斜坡接合(附加公差)1-1-溢料槽；2 2-夹具斜坡接合具有 3030-60-60。的角且应该在土 1 1内装配。为附加的熔区材料厚度增加的 0.10-0.25mm0.10-0.25mm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。(a)(a)焊接前的部件；(b)(b)焊接后的部件图 5 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1-1-槽舌剪切接头：有助于阻止部件向内弯曲;部件；4-4-下面的部件2 2-支撑夹具：目的

8、是在焊接过程中阻止下面部件壁向外弯曲；3-3-上面的*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二 l0 0最小.匚 8 8 弋 6060C.81-U45050127，二40），二三3333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。图 6 6 超声焊隙焊接深度引入：,一二丁，*带嵌入密封装置的焊接用嵌入的弹性密封圈或韧性垫圈也可获得可靠的密封。如图 7 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。一般的超馨金肖寓/鲫金丁焊接接MI醇人/定伸号孔(0.4Q8mm)金肖末

9、端或孔尖彳空向公差(0.2-0.4mm)一图 8 8 超声焊接设备可形成销孔型剪切接头1-1-溢料收集器;2-2-焊接前;3-3-焊接后*超声狮焊超声焊接的变异是超声狮焊.即把一个热塑性制件固定在另一个不同材料的制件上的方法.挪钉或凸台在底部应该有十分大的半径或圆角，以防裂纹或熔融.为了集中超声能量，凸台的顶端应该设计成与焊头的初始接触最小。凸台顶部可以是平的或圆锥形的，半结晶或填充的聚合物以圆锥形的较佳。超声狮焊的完整性取决于挪钉和焊头之间的精确容量关系。图 9 9 超声焊接设备可生产狮焊或各种结构1-1-4 4 呈 1.6mm1.6mm 的钟钉；2-2-尖锥触发熔融；3-3-。呈 14.0

10、mm14.0mm 的钟钉*标准狮焊直径在 1.6-4.0mm1.6-4.0mm 这间的平头挪钉。刚性和柔性的不耐磨热塑性塑料推荐使用标准外*半球形狮焊直径小于 1.6mm1.6mm 的挪钉建议用在半球形狮焊上。对耐磨塑料是合适的。*溢流式狮焊溢流式挪焊用在要求表面为平的或隆起的及锁信制件的厚度被允许使用的应用中。*空心狮焊直径大于 4mm4mm 的凸台或挪钉去芯后可生盲孔凸台。如图 1010 所示当啮合制件中不允许有通孔时，超声焊接设备也能形成机械互锁。模制塑料挪钉(与用于狮焊的类似)和在啮合制件中的盲倒角可形成以公差为基础(假设带倒角的制件不融化)的真正的机械接合。图 1010 用超声焊接形成机械互锁的示例1-1-带软化和变形钟钉的热塑性部件；2-2-具有倒角的啮合部件；3-3-超声波焊头*超声焊接的材料因素超声焊接操作适合于多数热塑性材料。1 1 无定形聚合物，特别是室温下外于玻璃态的无定形物，通常是焊接工艺的好的候选材料。玻璃态无定形聚合物具有良好的透射性能，允许用看近场和远场焊接技术成功焊接。当材料较软时，开定形材料的超声焊接就成问题。如：焊接高冲击 psps 将比焊接通用 psps 一般需要更多能量和附加振幅。2 2 半结晶聚合物一般更难用超声能量焊接.增加由焊接体系发射的能量值（即增加振幅）；缩