超声波焊接常见缺陷及处理办法36802.pdf

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1、超声波焊接常见缺陷及处理办法 一、强度无法达到欲求标准。当然我们必须了解超音波熔接作业的强度绝不可能达 到一体成型的强度，只能说接近于一体成型的强度，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？塑料材质：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 考假使ABS与耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢？如果超音波HORN瞬间发出150度的热能，虽

2、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已经可达于超音波熔接温度，但 ABS材质已 解析为另外分子结构了！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。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

3、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。此种熔接方式，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。解決方法：1降低压力。2.减少延迟时间（提早发振）。3.减少熔接时

4、间。4.引用介质覆盖（如PE袋）。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。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.本体与欲熔接物或盖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 面看来好像是超音波熔接的原因，然而这只是一种结 果，塑料产品未熔接前的任何因素，熔接后就形成何 种结果。如果没有针对主因去探

5、讨，那将耗费很多时 间在处理不对症下药的问题上，而且在超音波间接传 导熔接作业中（非直熔），6kg以下的压力是无法改变 塑料的轫性与惯性。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 模治具的强迫挤压。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，但是经完成超音波熔接后，就很明显的发现变形。其 原因乃产品在熔接前，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

6、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。四、制品内部零件破坏 超音波熔接后发生产品破坏原因如下：1.超音波熔接机功率输出太强.2.超音波能量扩大器能量输出太强.3.底模治具受力点悬空，受超音波传导振动而破坏 4.塑料制品高、细成底部直角，而未设缓冲疏导能量 的R角.5.不正确的超音波加工条件.解決方法：1.提早超音波发振时间（避免接触发振）。2.降低压力、减少超音波熔接时间（降低强度标准）。3.减少机台功率段数或小功率机台。4降低超音波模具扩大比。5.底模受力处垫缓冲橡胶。6.底模与制品避免悬空或间隙。7.H0RN（上模）掏孔后

7、重测频率。8.上模掏孔后贴上富弹性材料。五、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.上述六项为造成超音波熔接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超音波的导 熔线开设，一般在超音波熔接作业中，空气压力大约 在24kg范围，根据经验值最佳的超音波导熔线，是 在底部0.40.6m/m 高度0.30.4m/m 女口：此型,尖角约呈60 超出这个数值将导至超音波熔接时 间、压力、机台或上模功

8、率的升高，如此就形成上述 16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。六、产品熔接后尺寸无法控制于公差内 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/

9、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。超声波塑料焊接水、气密导熔线（焊线）设计 我们欲求产品达到水、气密的功能时，定位与超声 波导熔线是成败的重要关键，所以在产品设计时的考 虑，如：定位、材质、肉厚，与超声波导熔线的对应 比例有绝对的关系。在一般水、气密的要求，导熔线 高度应在0.50.8m/m 之范围（视产品肉厚而定），如低于0.5m/m 以下，要达到水气密的功能，除非定 位设定要非常标准，而且肉厚有 5 m/m 以上，否则 效果不佳。一般要求水气密的产品其定位与超音波导 熔线的方式如下：斜切式：适合水密性及

10、大型产品之熔 接，接触面角 度=45 x=w/2，d=0.30.8mm 为佳。阶梯尖式：适合水密性及防止外凸或龟裂之方法，接 触面的角度=45 x=w/2，d=0.30.8mm 为佳。峰谷尖式：适合水密性且高强度熔接，d=0.30.6mm 内侧接触面之高度h依形状大小 而有变化，但h约在12mm 左右 产品实施超声波作业无法达到水、气密，除了超声 波导熔线、治具定位、产品本身定位等因素外，超声 波设定的条件也是一项主因。我们在此更深入探讨引 响水气密的另一原因（熔接条件），在我们实施超音 波熔接作业时，求效率求快是最基本目标，但往往也 忽略了其求效率的要领，正常有两种现象出现：一、下降速度、缓冲太快：此一形成的速度，使动态 压力加上重力加速度将把超声波导熔线压扁，使导熔 线无法发挥导熔的作用，形成假相熔接。二、熔接时间过长：塑料产品因接收过长时间的热能,不仅使塑料材质熔化，更进而造成塑料组织焦化现象,产生砂孔，水或气即由此砂孔渗透而出。这是一般生 产技术者最不易发现之处。