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5个因素影响超声波焊接机焊接成功

发布日期:2021-10-15 15:34
信息摘要:
超声波焊接的基本原理,是将高频电能转化为高频振荡的机械能。这种往复振荡传递给热塑性塑料或许金属,在塑料与塑料、塑料与金属,或许金属与金属界面发生冲突和热量。 在超声...

超声波焊接的基本原理,是将高频电能转化为高频振荡的机械能。这种往复振荡传递给热塑性塑料或许金属,在塑料与塑料、塑料与金属,或许金属与金属界面发生冲突和热量。

在超声波焊接中,冲突发生热量使得两个资料外表熔合在一起。在超声波铆接中,焊头控制熔融塑料的流向,成型并压紧零件。在超声波螺母镶嵌中,焊头将金属螺母打入塑料。

超声波焊接机体系有多种配置挑选,包含不同频率(15Khz-50Khz),不同功率(600W-4800W),以及多种形式,如气动超声波焊接机,伺服超声波焊接机,手持焊接机,非标焊接机,金属超声波焊接机等等。

影响超声波焊接成功的因素也很多:模具(包含上焊头和下底模)、频率、资料、焊缝规划、焊接参数和零件注塑等。在本文,咱们介绍5个主要因素。

1.焊接体系频率

典型的超声波焊接体系的频率有15Khz、20Khz、30Khz、35Khz和40Khz。需求根据产品尺度、内部元器件品种、强度和外观等要求,挑选合适的焊接频率。一般能够参考以下几个准则:

  • 关于小型和精密的电子产品(内含PCB板以及微电子元件)外壳焊接,使用高频率40Khz焊接机焊接。40Khz焊接机振幅更小,焊接压力也能够最小,能够防止损伤产品内部电子元件。
  • 关于小型且有A类面外观要求的产品。选用40Khz焊接机焊接,因振幅和压力小,能够改进外观。
  • 关于中等尺度和大尺度的零件焊接,选用低频15Khz或许20Khz焊接机。
  • 关于较软的资料例如PP,以及刚度较差的薄壁件产品,选用低频大振幅的15Khz焊接机焊接。
  • 关于远场焊接,即焊头间隔焊缝方位较远,例如大于12mm时,选用低频大振幅的15Khz焊接机焊接。
  • 20Khz焊接机合适小型到中等尺度大多数产品的焊接,也是目前使用最为广泛的超声波频率。

2.资料

关于塑料的超声波焊接机,只合适对热塑性塑料进行焊接。由于它们能够在特定的温度范围内熔化。而热固性塑料加热时降解,无法使用超声波进行焊接。

热塑性塑料的可焊接性,取决于资料刚度或弹性模量,密度、冲突系数、导热系数、比热容、玻璃化转变温度Tg或熔化温度Tm。

一般来说,刚性好的塑料表现出优异的远场焊接性能,由于它们更简单传递振荡能量。而弹性模量低的软性塑料,因其会衰减超声波振荡,所以较难焊接。而关于超声波铆接或点焊则相反,塑料越软,就越简单铆接或点焊。

通常,塑料可分为非结晶(无定形)和结晶两种。超声波能量很简单在非结晶资料中传递,因而非结晶塑料简单进行超声波焊接。而超声波能量不简单在结晶资料中传递,因而焊接结晶塑料时需求更大的振幅和能量,同时也要小心规划焊缝。

可进一步影响可焊性的因素有含水率,脱模剂,润滑剂,增塑剂,填料增强剂,颜料,阻燃剂和其它添加剂,以及实践树脂等级。别的,还应注意不同资料之间相容性程度不同。某些资料的特定等级之间才有必定程度的相容性,其他则不相容。

最后,还要考虑焊接是近场焊接仍是远场焊接。焊头触摸零件的方位到焊接筋的间隔小于6mm的状况,叫做近场焊接。大于6mm',叫做远场焊接。间隔越大,振荡衰减越大,焊接就越困难。

3.焊接接头规划

影响超声波焊接最要害、最重要的因素是接头规划。当零件处于规划阶段时,工程师应慎重考虑和评价。焊接接头有多种规划,有各自特色和优势。挑选何种规划,取决于塑料类型、零件几许形状、焊接要求、注塑才能以及外观要求等。

典型的接头规划:

三角导能筋规划。这是超声波焊接中最常用的规划,也是最简单注塑的规划。它的特色是在平面上有一个凸起的小三角,三角顶部是90或60度。因其尖点规划简单引导并集中振荡能量,所以叫做导能筋。

台阶缝规划,简单注塑成型,上下件可自定位,焊接强度高,熔融资料流入笔直空隙中。

沟槽缝规划,上下件可自定位,具有高强度、密封性好的特色,且内外侧无溢料。缺点是要求必定的壁厚。

剪切缝规划,一般用于要求高强度密封的较小尺度的产品焊接,特别适用于结晶性塑料的焊接。

Scarf接头,这通常用于具有圆形或椭圆外形的零件上,提供高强度和高密封性,特别适用于结晶性塑料的焊接。

(以上焊缝规划详解会在后续文章中推出)。

为了确定您的产品合适挑选哪一种焊缝规划,请咨询超声波厂家工程师或出售人员。

4.工装和焊头

一般来说,客户会挑选与焊接机相同品牌的工装和焊头。实践上,能够自由挑选其它品牌提供的工装和焊头,只需焊头频率与设备相同即可。

焊头资料可挑选铝合金、钛合金和硬质合金钢。工装资料可挑选铝合金、不锈钢和树脂模。如何挑选资料,一般要考虑塑料类型、资料玻纤含量、接头结构和尺度、焊接强度和使用寿数。例如,为了延伸寿数,硬质合金钢焊头是一个最佳挑选。

超声波焊头可用FEA(有限元分析)进行规划和优化,答应工程师在实践制造前评价焊头的振荡状况和应力巨细。最佳的焊头规划,是具有均匀的输出振幅,以及最小的应力。上图中,左边图片是优化前焊头规划,振幅输出不均匀。右侧是优化后,输出振幅均匀。

在焊头规划和制造中,必须小心谨记对称性——焊头对称性是至关重要的。不对称的焊头导致非轴向振荡。径向振荡会大大添加应力,导致焊头失效。

好的工装规划也非常重要。工装有两个主要作用:(1)对齐焊头下方的零件;(2)刚性支撑焊接区域。刚性支撑有助于将超声波能量反射到焊缝方位,这也是为什么工装通常是用金属加工件。

为了添加焊头耐磨性,进步使用寿数,可对焊头外表进行碳化钨处理或镀铬处理。工装可分段规划,以更好的贴合产品。

5.焊接参数

在焊接过程中,焊接参数会影响焊接结果。这些参数包含振幅、焊接压力、触发压力、焊接间隔以及焊接能量。

不同类型的塑料需求不同的振幅巨细。振幅能够通过软件中百分比设置进行微调,或许通过替换不同变比的调幅器进行大范围调节。焊接压力能够通过旋钮或许软件设置进行调整。触发压力是指当焊头压住产品后,压力达到某个设定值时,设备开始发超声,该值可通过旋钮或许软件设置进行调整。

超声波焊接过程有几种控制方式:

  • 时刻焊接形式,即设定超声波焊接持续时刻。
  • 间隔焊接形式(方位焊接形式),即设定焊接的间隔或许方位。
  • 能量焊接形式,即设定焊接的能量。

不同产品焊接适用不同的焊接形式。例如薄片焊接选用能量焊接形式,尺度公役大的产品选用间隔焊接形式,有高度公役要求的产品选用方位焊接形式。

别的,假如你乐意,能够对焊接过程中的一切参数进行监控,设置参数合格件区间,防止发生意外不良件。

塑料超声波焊接归于特殊工艺过程。产品开发初期应与超声波设备商协作,使用设备商在该范畴的经验,对产品结构和焊缝规划进行评价,并对样品进行焊接测试。以进步后续大批量生产的良率。

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