1、超声波焊接技术超声波焊接技术超声波超过人耳听觉频率极限的一种机械波 超声波焊接原理通过高频率的机械振动波使焊件相对表面快速摩擦产生高热,在一定的接触时间(焊接)、冷却时间（固化）和辅助压力的作用下使焊接件熔合在一起。超声波焊接原理超声波焊接原理原理图原理图发电器提供高频电能给换能器换能器又将其转换为超声波机械振动调幅器调整焊头和换能器之间振幅焊头将其传递给贴合的工件运用超声波技术的系统种类运用超声波技术的系统种类手持型手持型具有更高的实用性压床型压床型更精准的控制性转换型转换型便捷的转换装配型转盘型转盘型高生产率集合型集合型具有更高的生产性，可同时对多个装配体或者一个装配体中多个位置进行加工超
2、声波焊接中物料的选择及其熔接特性超声波焊接中物料的选择及其熔接特性 通常不同材质的塑胶原料是较难互相熔接熔点不同化学结构不同热塑性塑料的可焊性能量转化能量耗散自黏合和恢复材料本身的性能决定了其传声效果材料本身的性能决定了机械能转换热能的能力材料本身的性能决定了其熔融面自黏结的速度和程度超声波焊接中物料的选择及其熔接特性超声波焊接中物料的选择及其熔接特性 填料玻璃纤维矿物粉脱模剂可焊性影响大填料对所选热塑性塑料超生波可焊性影响的一般原则填料对所选热塑性塑料超生波可焊性影响的一般原则具体填料对具体聚合物可焊性的影响只能通过试验确定回料发泡剂色粉润滑剂防火剂超声波焊接中物料的选择及其熔接特性超声波焊
3、接中物料的选择及其熔接特性 对吸湿性树脂而言，含水量可能会造成问题。焊接受潮的零件时，水气泡可能在交接处产生泡沫现象，导致外观及粘合强度不良。含水量含水量脱模剂脱模剂直接喷于模穴表面的脱模剂会阻碍热的产生及熔融。然而，可印刷/可上漆等级的脱模剂 不会造成妨碍，因此无须清除。染料染料大部份染料不影响焊接性，但部份油基染色剂则会降低焊接强度。阻燃剂添加物阻燃剂添加物会大幅降低聚合物的焊接性。超声波焊接中物料的选择及其熔接特性超声波焊接中物料的选择及其熔接特性 近场熔接是指熔接面距焊头接触面在1/4英寸(6.35mm)以内远场熔接是指熔接面距焊头接触面在1/4英寸(6.35mm)以外超声波焊接中物料
4、的选择及其熔接特性超声波焊接中物料的选择及其熔接特性 工件接合面的设计工件接合面的设计接合面的设计是实现工件间结合性好坏的关键工件材料结合面的几何形状熔接要求接合面的设计种类有很多种，都各有其优点接合面的设计基本三要素统一接触面最初小的接触区域对准同一结合平面，接合处紧密相接建立在两个接合面间的最先接触的区域保证接合面的接触不偏移，需要使用限位槽，定位销，等对准接合面工件接合面的设计能量聚焦器工件接合面的设计能量聚焦器焊件中沿焊线的一个小三角形凸台超声波能量传递到工件上聚焦在三角形的焊线上，使其迅速熔化，分子在接合面件流动，并固化本身不提供对准途径，也不提供防止溢料的设计要求优点：能耗低焊件划
5、痕少循环周期短缺点：某些材料的焊接强度有限存在溢料适合无定型聚合物（易于达到一定的密封性）适合半结晶型聚合物工件接合面的设计能量聚焦器工件接合面的设计能量聚焦器能量聚焦型级式结合能量聚焦型级式结合优点：得到一个十分坚固及不易察觉之接合面 缺点：存在溢料能量聚焦器舌糟吻合式接合面能量聚焦器舌糟吻合式接合面 最小壁厚最小壁厚3.05mm-3.12mm优点：防止内外部溢料焊接牢固缺点：缺点：设计相对设计相对复杂复杂剪口式接合面剪口式接合面优点：较高密封性焊接强度高适合所有材料缺点：尺寸公差要求严格能耗相对高可能需要复杂固定治具（固定治具防止其互相挤压而产生偏移，故治具与工件要求高的匹配性半结晶聚合物
6、对径尺寸应小于半结晶聚合物对径尺寸应小于88.9mm88.9mm最大焊件尺寸最大焊件尺寸每侧过盈量（范围）每侧过盈量（范围）焊件尺寸公差焊件尺寸公差剪口式接合面凸缘剪口剪口式接合面凸缘剪口 优点：焊接面不易察觉缺点：焊接强度相对差凸缘剪口产品设计实例密封圈密封圈镜片镜片熔接线痕迹熔接线痕迹SUNX DA700 FRAME-LENSSUNX DA700 FRAME-LENS零件的设计注意点零件的设计注意点近场远场近场焊接的效果要优于远场焊接，远场焊接需要比近场焊接需要更高的振幅，更长的焊接时间，更大的施加压力才能够达到与近场同等的焊接效果。远场适合于无定型聚合物零件的设计注意点零件的设计注意点平
7、行接触为了达到一个较好的焊接效果，焊接面需同一平面，且平行于焊头的接触面，这样有助于超声能量平均等距的传递到工件焊接面上。同样的道理，焊头的平面也需是一个单一的平面，平行于焊接接合面。近场和远场的原理图中也是满足这个标准的图其焊接接合面与焊头接触面不平行，这就导致了能量传递不均衡，传递到右侧的位置要晚于左侧的位置，使左侧已经过热和熔解，而右侧则刚开始熔解。焊接强度一侧过牢一侧比较弱图虽然焊接面和焊头是平行的，但是却不是同一个平面，也会导致能量传递不均衡的问题图焊头面是同一个面但是和焊接接合面不平行图焊头面和焊接面平行但是却不是同一平面超声波铆接超声波铆接 铆接工艺是另一种利用超声波能量连接部件
8、的常用方法。通常采用机械方式连接不相似材料部件，即在其中一个热塑性塑料部件上模压一个凸起，插入另一个部件的孔中，从而连接两个部件运用的情况两个不能焊接的材料适合简单固定形式优点：1.时间短2.牢固不反弹3.一个铆头可形成多个铆点4.很高的重复性和高控制度5.消耗品去除（黏着剂/螺钉）设计准则：使用接触域小且高振幅的焊头，使局部受热，迅速熔化使用下降速率可控的焊头施加轻微的力在有限的联接区域用预触发压力控制其铆头和铆料粘连下降速度慢防止铆柱断裂在保压时间内施加相对大的保压压力使其材料间保持较强的结合力好的铆接效果取决于合适的工艺参数以及铆柱和铆洞的合适设计合适的铆接柱设计会有一个很强的固定强度以
9、及无溢料外观设计要点：铆头和铆钉的接触区域尽量的小，集中能量使其迅速可控的熔化五种铆钉结构设计五种铆钉结构设计-铆椿铆椿 1.6 五种铆钉结构设计五种铆钉结构设计-圆顶铆圆顶铆 铆钉尺寸小于铆钉尺寸小于1.6 适合含玻纤树脂适合含玻纤树脂2D0.5D五种铆钉结构设计五种铆钉结构设计-中空铆中空铆 铆钉设计大于或等于铆钉设计大于或等于4 4防止铆钉表面下沉或者空心防止铆钉表面下沉或者空心降低了焊接时间降低了焊接时间需修理此处时，方便去除铆接部位，用螺钉再联接需修理此处时，方便去除铆接部位，用螺钉再联接五种铆钉结构设计五种铆钉结构设计-节铆节铆 装配简单加工快速装配简单加工快速无需注重外观性，铆后
10、尺寸形状等没有精确要求无需注重外观性，铆后尺寸形状等没有精确要求 五种铆钉结构设计五种铆钉结构设计-齐平铆齐平铆 铆后表面不能有凸起，外观需求铆后表面不能有凸起，外观需求埋插埋插是将金属元件嵌入到塑料件中的装配形式嵌插工件之方法通常应用于嵌插金属工件进入塑胶工件中。容纳插件之孔位,通常比插件之外围尺寸细,须将高频能量输入插件及利用压力将插件插入塑胶工件中,或将高频能量输入塑胶工件而利用压力将塑胶工件套进插件。当插件与塑胶孔磨擦时,便会产生热能而使插件易于压入，当高频能量消失时,工件便会定形，插入件便会牢固在塑胶工件内 优点：塑胶工件不会被插裂。塑胶工件不会留下内应力 当设计嵌插工件及嵌插孔之尺寸一定要考虑有足够的塑胶料热熔后填满嵌插工件的四周空位 垂挂垂挂优点：可以在很短的时间里牢固的固定元件，无需黏结剂和附属件。不过这需要考虑材料的特性焊头需要考虑其流动性和接触形状之类的问题点焊点焊点焊是连接两个相似性质的可塑性塑料，无需能量聚集器或者焊点洞等设计。焊接强度高，可将其与大型零件或者板筋件，注塑件或者是具有复杂几何体的零件，或者很难达到表面黏结的工件连接在一起。
