1、材料與加工 授課者：郭鶴琳班級：工設四日二A-102下 102/05/17結合技術 熱壓熔接 超音波熔接 振動熔接第13週熱壓熔接 熱壓熔接被應用於生產永久與密封性結合，主要運用在押出與射出成型熱塑性塑膠零件上，它是一個簡單的製程，即將結合的表面先經加熱直到塑化，然後加壓結合直到接合面硬化。第13週熱壓熔接 什麼是熱壓熔接?階段一，工件置入模具內並由真空吸附定位。階段二，工件接著接觸預熱熱壓板，並對熱壓熔接接合面加熱至材料表層塑化。階段三，移開隔離上下工件的熱壓板，使工件接觸利用壓力迫使工件塑化接觸面熔合，形成均勻材質的結合。第13週階段3:熔接階段2:加熱 階段1:進料 工件置入夾具中 熔接
2、部份由治具支撐 軸向施力啟動依工件輪廓加熱壓板加熱裝置 軸向施力啟動 塑化聚合物形成熔接 熱壓熔接Notes for Designers 給設計師的提醒品質 熔接強度取決於工件設計與使用材質，加熱與塑化被局限於一定範圍，上下工件各最多1釐米(0.04英吋)，使熱壓熔接製程不至於影響工件結構強度。環境衝擊 熱壓熔接工法並未於熔接面添加任何材料，熔接過程也不會產生任何廢棄物，它屬於低環境衝擊製程。一般應用 汽車產業是熱壓熔接的最大用戶，當然，它也被應用於一些包裝與醫藥產品上。成本與生產速度 模具費用適中，成型時間相當快速：約30秒，但是一些複雜與大型的熱壓熔接，可能需要較長時間：最多約10分鐘 材
3、料 雖然熱壓熔接的應用被限制於利用射出成型與押出成型的工件，但大部份熱塑性塑膠都可利用這個工法連結。第13週熱壓熔接案例研究 熱壓熔接汽車零件Featured company Branson Ultrasonics提供廠商 Branson Ultrasonicswww.branson-。工件由兩件塑膠射出成型上下工件構成(如圖1)，上下組件被分別置入所屬的夾具內並由真空吸附定位(如圖2)。第13週(圖1)(圖2)熱壓熔接 案例研究 熱壓熔接汽車零件Featured company Branson Ultrasonics提供廠商 Branson Ultrasonicswww.branson-。加
4、熱過程透過熱壓板進行(如圖3)，將熔接面加熱至高於材料熔點溫度至少攝氏50度(華氏122度)，在經過幾秒鐘加熱後，上下工件迅速移開讓熱壓板抽離，接著上下工件接觸並藉由加壓促使工件熔接面熔合與凝固。第13週(圖3)熱壓熔接案例研究成品由模具中移開後檢驗(如圖4)。熔接細部顯示邊緣擠出毛邊。毛邊由製程中加壓熔接過程產生，通常保留未加修飾，當然，也可以藉由將毛邊部份成型為凸緣給予隱藏。第13週(圖4)(圖5)超音波熔接 這個製程能利用超音波以高能振動型式產生永久性熔接，它是花費最少與加工速度最快的塑膠熔接製程，電能轉換成機械振動是一種有效率能源利用，所以，是在許多塑膠熔接運用中第一個會被考慮的 第1
5、3週超音波熔接 什麼是超音波熔接？超音波熔接的工作原理是將電能藉由壓電盤轉變為高能振動，由石英組成的壓電盤通電後產生伸展與收縮，因為這種特性能將電能以95%的效率轉換成機械能。第13週 超音波電源供應 整流器 放大器 號角(工具)工件 熔接區域 鐵砧超音波熔接 什麼是超音波熔接？機械能被轉移至放大器，以調整振幅為適合使用於熔接的振動，接著，由號角傳遞振動至工件，號角由於製造正確共鳴的要求尺寸與長度受到限制。熔接接口由於振動磨擦生熱，造成材料塑化，而加壓後促使一種堅固且均質的結合產生。第13週 超音波電源供應 整流器 放大器 號角(工具)工件 熔接區域 鐵砧超音波熔接Notes for Desi
6、gners 給設計師的提醒第13週一般應用應用廣泛，包括消費電子、包裝、安全設備與尿布。材料 所有熱塑性塑膠均可應用超音波熔接，紡織品與不織布材質，包括熱塑性織物、複合材質、塗佈紙與混合織物都能被熔接，少數金屬也可以。成本與生產速度號角必須由高級航太用鋁或鈦製作，雖然如此，模具費用一般而言不高，熔接所需時間通常不超過1秒。品質 超音波熔接能在塑膠工件之間產生均質結合，熔接強度高並可具可密封性。環境衝擊 超音波熔接是一種有效率的能源利用，幾乎所有電能都被轉換成熔接介面的振動，所以熱幅射量極少。超音波熔接應用範例 超音波熔接TSM6行動電話 TSM6行動電話由Product Partners 設計
7、，超音波熔接被應用於行動電話面板總成，能以經濟的手段產生多變組合的顏色與表面處理。這個工法提供極大的設計自由，因為，無法一次製造成型的零件，可利用超音波熔接製作複雜、精細的構造。第13週超音波熔接案例研究超音波熔接用於剪切式熔接提供廠商 Branson Ultrasonicswww.branson- 放大器由鋁材經陽極發色處理製成，不同的顏色代表它的工作頻率(如圖1)。工件將被熔接(如圖2)製成葉輪，而葉輪葉片上的小段差則為剪切式熔接提供阻隔。第13週(圖1)(圖2)超音波熔接案例研究超音波熔接用於剪切式熔接提供廠商 Branson Ultrasonicswww.branson- 號角被應用於
8、接觸工件，而整個熔接過程在1秒鐘內完成(如圖3)，最後，具永久密封接合的成品由鐵砧上移開(如圖4)。第13週(圖3)(圖4)振動熔接 振動熔接是依據磨擦阻力熔接原理，工件之間藉由磨擦生熱讓接觸介面塑化，這個製程發展出直線或軌道振動熔接技術，應用於平整接合面塑膠件之結合組立。第13週振動熔接 什麼是振動熔接？直線振動熔接與軌道振動熔接等兩種技術是運用同一種作用原理。階段一，工件一被放置於下平台，另一件將與其結合的工件二被定位於上平台，階段二，藉由壓合兩工件磨擦振動發熱將接合面塑膠熔化。第13週驅動盒 上工件 下固定座 熔接區受支撐 電磁體 上固定座 下工件(靜止的)階段一:直線振動熔接進料 共振
9、彈簧組 鎖固缸 上平台 下平台上升 階段二:模具閉合、熔接與鉗固 直線振動方向 驅動盒 上工件 下固定座 熔接區受支撐 電磁體 上固定座 下工件(靜止的)階段一:直線振動熔接進料 共振彈簧組 鎖固缸 上平台 下平台上升 階段二:模具閉合、熔接與鉗固 直線振動方向 振動熔接 什麼是振動熔接？磨擦振動發熱讓接合面塑膠熔化過程約在2秒鐘內完成，接著，磨擦振動停止但加壓動作維持直到塑膠硬化形成堅固的結合。第13週驅動盒 上工件 下固定座 熔接區受支撐 電磁體 上固定座 下工件(靜止的)階段一:直線振動熔接進料 共振彈簧組 鎖固缸 上平台 下平台上升 階段二:模具閉合、熔接與鉗固 直線振動方向 驅動盒
10、上工件 下固定座 熔接區受支撐 電磁體 上固定座 下工件(靜止的)階段一:直線振動熔接進料 共振彈簧組 鎖固缸 上平台 下平台上升 階段二:模具閉合、熔接與鉗固 直線振動方向 振動熔接Notes for Designers 給設計師的提醒第13週品質 振動熔接可以產生堅固密封的封口，均質化的結合效果可在一些材料應用上達成。材料 熱塑性塑膠適合運用這個製程，一些以聚合物為基材的複合材料、熱塑性塑膠薄膜與織物，也都可以應用振動熔接。一般應用 雖然這個製程常應用於汽車產業，它的應用範圍也逐漸而穩定的擴展，例如，醫療、消費性電子產品與白色家電業。環境衝擊產生熔接時並未添加任何其他材料，製程中不會產生任
11、何廢棄物。成本與生產速度模具須依工件個別需求設計製作，成型時間快速。振動熔接 應用範例振動熔接工件設計 振動熔接最適合應用於結合押出與射出成型塑膠零件，運用這個製程有兩個基本要求必須考慮，第一，設計上需要容許工件能進行磨擦振動以產生所需熱能，振動面必須平坦或不可超過斜度10度，第二，工件設計必須顧慮能被穩固地夾持固定，以確保振動時能傳遞足夠能量至接口部位。第13週振動熔接案例研究振動熔接汽車側燈提供廠商 Branson Ultrasonicswww.branson- 一對分左右的汽車側燈被同時製作完成。紅色反射片(如圖1)部份被置入下平台。接著，側燈外殼(如圖2)被置入上平台，並同時利用真空吸付定位(如圖3)。第13週(圖1)(圖2)(圖3)振動熔接案例研究 在熔接過程中，下平台持有固定的工件(在這個範例中指紅色反射片)升起與上平台接觸(如圖4)，利用高壓迫使工件結合。整個熔接過程持續不超過2至15秒鐘，接著，成品由夾具中取下，接受品質檢查(如圖5)後包裝等待出貨。第13週(圖4)(圖5)THE END感謝您的聆聽!
