超音波熔接線設計

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1、超聲波熔接線(超聲波焊接線)的設計????超聲焊接焊接熱塑性制件的最普通的方法是超聲焊接.這種方法是采用低振幅,高頻率(超聲)振動能量使表面和分子摩擦產(chǎn)生焊接相連墊塑性制件所需的熱量.(正弦超聲振動)超聲焊接在20-50kHz的頻率范圍內(nèi)發(fā)生,其一般振幅范圍為15-60um.在低達15kHz(較高振幅)的聲頻有時用于較大制件或較軟材料.焊接過程通常在0.5-1.5s內(nèi)發(fā)生.焊接工藝孌量包括焊接時間,焊頭位置和焊接壓力.超聲焊接設備通常用來焊接中,小尺寸的熱塑性塑料制件,而很大的制件可用多點焊接.超聲焊接方法可根據(jù)

2、焊接時間或焊縫位置(塌陷距離)或焊接能量控制.也對焊接壓力和冷卻時間提供附加控制.超聲焊接設備一般不是在20kHz就是在40kHz頻率下運行.20kHz裝置更常用.接頭設計:第一類即最常用的接頭類型,在被連接表面的垂直方向上利用超聲振動.對接和Z形接合歸入這一類,適用于多數(shù)聚合物.第二類超聲焊接接頭包括與接頭表面平行的振動,形成剪切狀態(tài).各種類型的剪切和嵌接歸入第二類.能量控制囂接點與無定形材料一起使用最佳,圖1所示較大的能量控制囂結可在一些不密閉的半結晶材料中應用.????????????圖1?無定形和半結晶聚

3、合物所用的能量導向囂的近似尺寸此圖所示的焊接接頭是對普通能量控制接頭設計的獨特的改進.下面式件用一個粗糙或有紋理的表面改進.將會提高焊接質量,焊接強度和焊接完成的容易程度.其它許多有紋理的接頭外形也是可行.溢料問題可通過把溢料污染槽引入接關設計中而降低,為安全,一般溢料槽設計至少10%的過度體積容量.＊緊壓接頭:為了使溢料形成的可能性最小,緊壓接頭設計的目的是阻擋熔體或將熔體保持在熔區(qū)內(nèi).緊壓接頭對半結晶的塑料材料如尼龍是有用的.因為接關結構更復雜,緊壓接關所需的制件配合公差相對嚴格.與三角能量導向囂焊接相比,較

4、大的接頭結構也需要附加振幅和焊接能量.典型的緊壓焊接幾何結構如圖2所示.????????????????圖2典型的超聲緊壓焊接結構制件找平???簡單對接沒有任何措施解決制件相互找平或對中.制件找平更適于用模塑定位銷或雙頭螺完成.而z形接能自動找平,且在使用時耐拉伸且改進了搞剪切負荷性.并能消除外部溢料.??????????????圖3??超聲焊接工藝用的典型z開接頭設計(a)焊接前的z接頭:(b)焊接后的z形接頭:(c)改進的??????????????z形接頭:臺階附帶肩部掩蓋了不平性,結果使外觀改進＊槽舌接合

5、不但提供了剪切強度而且提供了拉伸強度.這種接合是自對中的,接合區(qū)域的壁厚必須相對大以適應槽舌接合設計.另外,制件公差要求相對嚴.間隔加強筋改善了接頭找平.圖4?超聲焊接工藝用的典型槽舌接合設計＊剪切接頭?當焊接半結晶聚合物（或其它難以焊接的聚合物）和需要密封接頭號時，一般推薦使用剪切接。需要高強度，高質量接碚的環(huán)形和矩形制件都用剪切接頭。剪切接頭號具有搭接制件壁部分，當接頭被焊接和相互依次嵌入時，搭接部分產(chǎn)生公差和局部剪切。為了促進制件找平，接頭包含了調節(jié)部分。為了集中熔融能量，一邊上的阻礙物的頂角在初始接觸面上

6、降低。因為融化材料的溫度在整個接觸面上保持一致，制件被焊接時，兩表面熔融均勻。深度為1.0-2.0mm的使用0.13-0.5mm范圍內(nèi)的公差值。為了防止在焊接過程中由于公差而產(chǎn)生的外部側壁翹曲，垂直的制件應盡可能淺，但在一邊用剪切制件改進的槽舌接頭可與較深的拉伸制件一起使用，提供中壁接頭，它使由于公差而產(chǎn)生的側壁翹曲最小。如圖5所示。（a）焊接前的部件；?（b）焊接后的部件圖5典型的超聲焊接剪切接頭設計和典型的中壁組裝剪切接頭設計1-槽舌剪切接頭：有助于阻止部件向內(nèi)彎曲；2-支撐夾具：目的是在焊接過程中阻止下面部

7、件壁向外彎曲；3-上面的部件；4-下面的部件???＊斜坡接合?斜坡接合設計也可為無定形和半結晶聚合物提供高強度密封接頭。斜坡接合是自固定的且最適合小尺寸的圓形或橢圓形制件。斜坡接合的焊接能量要求很高。???圖6超聲焊執(zhí)著用典型的斜坡接合設計（a）??????斜坡接合；?改進的斜坡接合（附加公差）1-???溢料槽；2-夾具?????????斜坡接合具有30°-60°的角且應該在±1°內(nèi)裝配。為附加的熔區(qū)材料厚度增加的0.10-0.25mm的公差產(chǎn)生焊縫和溢料。當從功能或審美上不能接受溢料時，就使用收集器。???＊帶

8、嵌入密封裝置的焊接?用嵌入的彈性密封圈或韌性墊圈也可獲得可靠的密封。如圖7所示接頭制件裝有一個彈性環(huán)，以改善用超聲焊接接合可達到的密封安全性，或在連續(xù)的周邊焊接不可能的情況下使用。???????????????????????????圖7超聲焊接制件通常需要密封接頭1-???能量導向器；2-???彈性密封?＊電栓焊?超聲焊接設備也可生產(chǎn)電栓焊和銷套觸點焊接。在不需要密封接