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怎样才能用超声波焊接出好的产品?德诺超声波告诉你!

前言:

 我们有时在进行超声波焊接时,总感觉焊接质量强度无法达到期望。

 为了焊接产品能达到自己的要求,我们必须了解超音波熔接作业的上限和下限,接触过超声波焊接设备的人应该都知道,超声波设备焊接效果绝不可能达到一体成型,只能说接近于一体成型的效果,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?

 

正文:

以下为超声波焊接过程中常见问题及解决方案

 

一、关于塑料材质间的熔接契合度

  ABS与ABS相互相熔接的结果肯定比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,虽然我们探讨ABS与PC这两种材质可否相互熔接?我们的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!而从另一方面思考如果ABS与耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢?如果超音波模具瞬间发出150度的热能,虽然ABS材质己经熔化,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已经可达到超音波熔接温度,但ABS材质的分子结构已经彻底打乱了!

 

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

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二、制品表面产生伤痕或裂痕在超音波熔接作业中,产品表面产生伤痕、结合处断裂或有裂痕是常见的)。

 

因为在超音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。

 

 所以超音波发振作用于塑料产品时,产品表面就容易发生烫伤,而1m/m以内肉厚较薄之塑料柱或孔,也极易产生破裂现象,这是超音波作业先决现象是无可避免的。而在另一方面,有因超音波输出能量的不足(分机台与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。这种熔接方式,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,期使塑料产品之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。是以此时必须考虑功率输出(段数)、熔接时间、动态压力等配合因素,来克服此种作业缺失。

 

解决方法:

 

1. 降低压力

2. 减少延迟时间(提早发震)

3. 减少熔接时间

4. 引用介质覆盖

5. 模治具表面处理(硬化或镀铬)。

6. 机台段数降低或减少上模扩大比。

7. 易震裂或断之产品,治具宜制成缓冲,如软性树脂或覆盖软木塞等(此项指不影响熔接强度)。

8. 易断裂产品于直角处加R角。 

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三、制品产生扭曲变形。

 

发生这种变形我们规纳其原因有三:

 

1. 本体与欲熔接物或者因角度或弧度无法相互吻合。

2. 产品肉厚薄(2m/m以内)且长度超出60m/m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音波作业而发生变形时,从表面看来好像是的原因,然而这只是一种结果,塑料产品未熔接前的任何因素,都会影响最后的效果。如果没有针对主因去探讨,那将耗费很多时间在处理不必要的问题上,而且在超音波间接传导熔接作业中(非直熔),超音波焊接时6kg以下的压力都不会改变塑料的韧性与惯性的。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,但是在完成超音波熔接后,就很明显的发现变形。其原因就是产品在熔接前,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,而在完成超音波熔接后,却显现成肉眼可看到的变形。

 

解決方法:

 

1. 降低压力(压力最好在 2kg 以下

2. 减少超音波熔接时间(降低强度标准)

3. 增加硬化时间(至少 0.8 秒以上)

4. 分析超音波上下模是否可局部调整(非必要时)

5. 分析产品变形主因,予以改善。

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四、产品产生溢料或毛边,超音波熔接后产品发生溢料或毛边原因如下:

 

1. 超音波功率太强。

2. 超音波熔接时间太长。

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

 

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

 

解決方法:

 

1. 降低压力、减少超音波熔接时间(降低强度标准)。

2. 减少机台功率段数或小功率机台。

3. 降低超音波模具扩大比。

4. 使用超音波机台微调定位固定。

5. 修改超音波导熔线。

6. 产品熔接后尺寸无法控制于公差内 

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五、在超音波熔接作业中,产品无法控制于公差范围有其下述原因:

 

1. 机台稳定性(能量转换未增设安全系数)

2. 塑料产品变形量超出超音波自然熔合范围。

3. 治具定位或承受力不稳定。

4. 超音波上模能量扩大输出不配合。

5. 熔接加工条件未增设安全系数。

 

解決方法:

 

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. 检查超音波上模输出能量是否足够(不足时增加段数)。

4. 检查治具定位与产品承受力是否稳合。

5. 修改超音波导熔线。

6. 超声波塑料焊接水、气密导熔线(焊线)设计。

 

 

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