超声波焊接工艺的这些建议,一起来看下!
发布时间:2020-11-17

超声波焊接工艺很大程度上取决于零件质量和组件装配精度,以及所使用的焊接设备和治具。在产品设计阶段,征求制造商的意见是很重要。焊接参数的调整应考虑零件材料成分、尺寸误差和刚度,以及焊头接触产品位置与焊缝之间的距离。产品的可焊接性能,是指材料在不受损伤情况下传递超声波振动的能力。

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由于PPS是一种高熔点的半结晶热塑性塑料,通常需要大振幅的超声波振动来熔化塑料形成焊缝。考虑PPS的高模量(高刚度)特性,因此输出的振幅能够在塑料件中传递相当长的距离。当焊头与焊缝之间距离越大,需要的振幅也就越大。在近场焊接(焊头接触面与焊缝之间距离小于6mm)时,采用高频率和较低振幅的焊接工艺,能够实现更高的焊接效率。在远场焊接(焊头接触面与焊缝之间距离大于6mm)时,振幅传递距离受限于产品结构,当墙壁越薄,超声振动传递距离越短。

焊接所需的功率取决于焊接区域面积的大小,零件的几何形状和材料的吸收特性。PPS焊接时通常需要高功率输出,以保证大部分能量非常快速的传递到焊缝处,同时避免对零件造成振动损伤。焊头的速度要与PPS塑料熔化和焊缝成形速度相匹配。

当产品采用剪切缝设计时,初始参数可设定为高功率输出、大变比调幅器、低焊接压力,和较慢的焊接速度。然后,再根据实际焊接结果进行下一步调整。焊接时注意,大振幅和长时间振动会损伤零件表面。焊接强度是在保压阶段形成。若气密性不佳,可增 大动态保压距离或者保压时间来进行改善。

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采用剪切缝设计时,需要注意的是产品墙壁的侧面支撑,以避免焊接中零件侧壁张开导致焊接强度不良问题。治具可由铝、钢、树脂或其它材料制成。治具与产品的配合间隙要适当,以提供适当的支撑,并方便零件的取放。

焊接强度

焊缝的强度通常比本体材料低得多。因为焊缝上几乎没有什么玻璃纤维,所以焊缝强度主要取决于树脂本身的强度。即变是在焊接纯树脂材料(不含玻璃纤维增强)时,焊缝强度通常也没有本体材料大。对于某些特定的PPS材料,焊接强度可达50Mpa;对于大多数PPS材料,焊接强度不足35Mpa。此外,焊接强度随着温度升高而降低.

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除此之外,还有许多其它因素会影响焊接强度:

焊接区域面积。焊线越长,熔融塑料越多,焊接强度越大。但实际上,受注塑精度和治具等因素影响,焊接区域面积会比设计预想的要小很多。

注塑件尺寸精度和质量。注塑缺陷如空隙,会吸收超声振动,影响能量传递。可能会导致零件表面烫伤和内部裂纹,以及较低的焊接强度。

润滑剂或脱模剂的此类表面污染,会减少摩擦生热从而阻碍焊接过程。同时,因杂质进入焊缝,会损害焊缝强度。

焊接过程中,焊缝处PPS塑料迅速熔化和迅速冷却,容易产生较多的非晶态(无定形)的状态。当产品使用温度超过85°C,PPS会逐步转变成半结晶状态,从而在产品内部产生额外的应力。

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