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超声波焊接对整体塑料件的要求

如今超声波焊接工装已经在众多的塑胶焊接行业种广为推广,而超声波焊接又可用在多种材料上,下面我就对塑料件设计中使用超声波焊接的要点进行举例说明。
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,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。
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。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,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,对这种设计应尽量避免。

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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,会引起较大损伤和变形,以及不理想的熔接效果。

 

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