超声波焊接机能焊接多大尺寸的产品

你好！

铭扬超声波小编为您解答：240mm*240mm如果一次性焊的话，这个面积有点大，首先需要你的机台有足够的能量，再其次要保证超声波模具能够正常。

焊接这个尺寸，如果允许的话，建议分两次同时焊接

如何选择20k超声波焊接机和15k超声波焊接机？

超声波焊接机最常见的频率为15khz和20khz超声波塑料焊接机。超声波频率越高，焊接精度越好，但相对功率越小振幅也越小。下面介绍下超声波塑料焊接机15khz跟20khz的区别：

超声波频率低就会产生噪音，当频率低于20khz时，超声波焊接时噪音变得很大。对焊接精度越高的塑料产品，频率越高越好。因此20khz或者更高频率的超声波焊接机适合精密型、超薄型、非常脆弱的塑胶部件，例如SD卡、或者产品内部有晶振的产品；15khz超声波焊接机功率更容易做大，振幅也比较大，适合焊接较大型的，难易焊接的，比较粗犷的塑胶产品；

从外观上看，15khz和20khz超声波塑料焊接机的换能器就可以区分，15khz超声波机器的换能器一般为倒锥形，螺丝孔规格为M16X1.0牙，而20khz超声波焊接机换能器一般为圆柱型，直径也较小，螺丝空规格为英制3/8吋24牙。

其次，15khz和20khz超声波模具尺寸也不一致。15khz超声波模具高度一般为17cm左右长，而20khz超声波模具12.5cm左右长。

再次，15khz超声波塑料焊接机可以焊接较大工件，功率可分为2600w/3200w/4200w。而20khz超声波塑料焊接机为900W--2000w，功率较小，可焊接的产品尺寸较小。

15khz和20khz超声波塑料焊接机并没有品质的好坏之分，只是适用的产品场合不一样。具体使用什么样频率的机器，不能生搬硬套，要综合考虑问题，详情请电“恒波超声波”

热塑性塑料的焊接

通常认为热塑性焊接是不可逆的.少数工艺如感应焊接可生产可逆组装件.至于选择哪种方法应在制件没计初作出,因为焊接方法对制件设计的要求可能是重要的,且不同焊接方法同差别显蓍.

1. 超声焊接

2. 振动焊接

3. 旋转焊接 4. 热板焊接 5. 感应焊接

6. 接触(电阻)焊

7. 热气焊接

8. 挤出焊接

热气焊接技术通常用来焊接塑料管,片或半成品制品而不是注塑成型制件.但许多热塑性模塑制件,特别是热塑性汽车盘是用热气焊接技术修复的,另外热气焊接有时用来制备塑料样模制件.

超声焊接

焊接热塑性制件的最普通的方法是超声焊接.这种方法是采用低振幅,高频率(超声)振动能量使表面和分子摩擦产生焊接相连垫塑性制件所需的热量.(正弦超声振动)

超声焊接在20-50kHz的频率范围内发生,其一般振幅范围为15-60um.在低达15kHz(较高振幅)的声频有时用于较大制件或较软材料.焊接过程通常在0.5-1.5s内发生.焊接工艺娈量包括焊接时间,焊头位置和焊接压力.超声焊接设备通常用来焊接中,小尺寸的热塑性塑料制件,而很大的制件可用多点焊接.

超声焊接方法可根据焊接时间或焊缝位置(塌陷距离)或焊接能量控制.也对焊接压力和冷却时间提供附加控制.

超声焊接设备一般不是在20kHz就是在40kHz频率下运行.20kHz装置更常用.

接头设计:第一类即最常用的接头类型,在被连接表面的垂直方向上利用超声振动.对接和Z形接合归入这一类,适用于多数聚合物.第二类超声焊接接头包括与接头表面平行的振动,形成剪切状态.各种类型的剪切和嵌接归入第二类.

代注塑方式能有效提供比较完美的焊接用塑胶件。光我们决定用超声波焊接技术完成熔合时，塑料件的结构设计必须首先考虑如下几点：

1 焊缝的大小（即要考虑所需强度）

2 是否需要水密、气密

3 是否需要完美的外观

4 避免塑料熔化或合成物的溢出

5 是否适合焊头加工要求

焊接质量可能通过下几点的控制来获得：

1 材质

2 塑料件的结构

3 焊接线的位置和设计

4 焊接面的大小

5 上下表面的位置和松紧度

6 焊头与塑料件的妆触面

7 顺畅的焊接路径

8 底模的支持

为了获得完美的、可重复的熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向：

1 最初接触的两个表面必须小，以便将所需能量集中，并尽量减少所需要的总能量（即焊接时间）来完成熔接。

2 找到适合的固定和对齐的方法，如塑料件的接插孔、台阶或企口之类。

3 围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相联系互紧密接触的。如果可能的话，接触面尽量在同一个平面上，这样可使能量转换时保持一致。

下面就对塑料件设计中的要点进行分类举例说明：

整体塑料件的结构

1.1塑料件的结构

塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚，太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为2-6kgf/cm2 。所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。

1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1所示），在设计时可以罐状顶部做如下考虑

○1 加厚塑料件

○2 增加加强筋

○3 焊头中间位置避空

1.3尖角

如果一个注塑出来的零件出现应力非常集中的情况，比如尖角位，在超声波的作用下会产生折裂、融化。这种情况可考虑在尖角位加R角。如图2所示。

1.4塑料件的附属物

注塑件内部或外部表面附带的突出或细小件会因超声波振动产生影响而断裂或脱落，例如固定梢等（如图3所示）。通过以下设计可尽可能减小或消除这种问题：

○1 在附属物与主体相交的地方加一个大的R角，或加加强筋。

○2 增加附属物的厚度或直径。

1.5塑料件孔和间隙

如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减（如图4所示），根据材料类型（尤其是半晶体材料）和孔大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免。

1.6塑料件中薄而弯曲的传递结构

被焊头接触的塑件的形状中，如果有薄而弯曲的结构，而且需要用来传达室递超声波能量的时候，特别对于半晶体材料，超声波震动很难传递到加工面（如图5所示），对这种设计应尽量避免。

1.7近距离和远距离焊接

近距离焊接指被焊接位距离焊头接触位在6mm以内，远距离焊接则大于6mm，超声波焊接中的能量在塑料件传递时会被衰减地传递。衰减在低硬底塑料里也较厉害，因此，设计时要特别注意要让足够的能量传到加工区域。

远距离焊接，对硬胶（如PS，ABS，AS，PMMA）等比较适合，一些半晶体塑料（如POM，PETP，PBTB，PA）通过合适的形状设计也可用于远距离焊接。

1.8塑料件焊头接触面的设计

注塑件可以设计成任何形状，但是超声波焊头并不能随意制作。形状、长短均可能影响焊头频率、振幅等参数。焊头的设计需要有一个基准面，即按照其工作频率决定的基准频率面。基准频率面一般占到焊头表面的70%以上的面积，所以，注塑件表面的突超等形状最好小于整个塑料面的30%。一滑、圆弧过渡的塑料件表面，则比标准可以适当放宽，且突出位尽量位于塑料件的中部或对称设计。

塑料件焊头接触面至少大于熔接面，且尽量对正焊接位，过小的焊头接触面（如图6所示），会引起较大损伤和变形，以及不理想的熔接效果。

在焊头表面有损伤纹，或其形状与塑料件配合有少许差异的情况下，焊接时，会在塑料件表面留下伤痕。避免方法是：在焊头与塑料件表面之间垫薄膜（例如PE膜等）。

焊接线的设计

2 焊接线的设计

焊接线是超声波直接作用熔化的部分，其基本的两种设计方式：

○1 能量导向

○2 剪切设计

2.1能量导向

能量导向是一种典型的在将被子焊接的一个面注塑出突超三角形柱，能量导向的基本功能是：集中能量，使其快速软化和熔化接触面。能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力度，在这种导向中，其材料大部分流向接触面，能量导向是非晶态材料中最常用的方法。

能量导向柱的大小和位置取决于如下几点：

○1 材料

○2 塑料件结构

○3 使用要求

图7所示为能量导向柱的典型尺寸，当使用较易焊接的材料，如聚苯乙烯等硬度高、熔点低的材料时，建议高度最低为0.25mm。当材料为半晶体材料或高温混合树脂时（如聚乙碳），则高度至少要为0.5mm，当用能量导向来焊接半晶体树脂时（如乙缩荃、尼龙），最大的连接力主要从能量柱的底盘宽带度来获得。

没有规则说明能量导向应做在塑料件哪一面，特殊情况要通过实验来确定，当两个塑料件材质，强度不同时，能量导向一般设置在熔点高和强度低的一面。

根据塑料件要求（例如水密、气密性、强度等），能量导向设计可以组合、分段设计，例如：只是需要一定的强度的情况下，分段能量导向经常采用（例如手机电池等），如图8所示。

2.2能量导向设计中对位方式的设计

上下塑料件在焊接过程中都要保证对位准确，限位高度一般不低于1mm，上下塑料平行检动位必须很小，一般小于0.05mm，基本的能量导向可合并为连接设计，而不是简单的对接，包括对位方式，采用能量导向的不同连接设计的例子包括以下几种：

插销定位：图9所示为基本的插销定位方式，插销定位中应保证插销件的强度，防此超声波震断。

台阶定位：图10所示为基本的台阶定位方式，如h大于焊线的高度，则会在塑料件外部形成一条装饰线，一般装饰线的大小为0.25mm左右，创出更吸引人的外观，而两个零件之间的差异就不易发现。

图11所示台阶定位，则可能产生外溢料。图12所示台阶定位，则可能产生内溢料。图13所示台阶定位为双面定位，可防止内外溢料。

○1 企口定位：如图14所示，采用这种设计的好处是防止内外溢料，并提供校准，材料容易有加强密封性的获得，但这种方法要求保证凸出零件的斜位缝隙，因此使零件更难能可贵于注塑，同时，减小于焊接面，强度不如直接完全对接。

○2 底模定痊：如图15所示，采用这种设计，塑料件的设计变得简单，但对底模要求高，通常会引致塑料件的平行移位，同时底模固定太紧会影响生产效果。

○3 焊头加底模定位：如图16所示，采用这种设计一般用于特殊情况，并不实用及常用。

○4 其它情况：

A：如图17所示，为大型塑料件可用的一种方式，应注意的是下支撑模具必须支撑住凸缘，上塑料件凸缘必须接触焊头，上塑料件的上表面离凸缘不能太远，如必要情况下，可采用多焊头结构。

B：如连接中采用能量导向，且将两个焊面注成磨砂表面，可增加摩擦和控制熔化，改善整个焊接的质量和力度，通常磨砂深度是0.07mm-0.15mm。

C：在焊接不易熔接的树脂或不规则形状时，为了获得密封效果，则有必要插入一个密封圈，如图18所示，需要注意的是密封圈只压在焊接末端。图19所示为薄壁零件的焊接，比如热成形的硬纸板（带塑料涂层），与一个塑料盖的焊接。

2.3剪切式设计

在半晶体塑料（如尼龙、乙缩醛、聚丙烯、聚乙烯和热塑聚脂）的熔接中，采用能量导向的连接设计也许达不到理想的效果，这是因为半晶体的树脂会很快从固态转变成融化状态，或者说从融化状态转化为固态。而且是经过一个相对狭窄的温度范围，从能量导向柱流出的融化物在还没与相接界面融合时，又将很快再固化。因此，在这种情况下，只要几何原理允许，我们推荐使用剪切连接的结构。

采用剪切连接的设计，首先是熔化小的和最初触的区域来完成焊接，然后当零件嵌入到下起时，继续沿着其垂直壁，用受控的接触面来融化。如图20所示，这样可能性获得强劲结构或很好的密封效果，因为界面的熔化区域不会让周围的空气进来。由于此原因，剪切连接尤其对半晶体树脂非常有用。

剪切连接的熔接深度是可以调节的，深度不同所获得的强度不同，熔接深度一般建议为0.8-1.5mm，当塑件壁厚及较厚及强度要求高时，熔接深度建议为1.25X壁厚。

图21所示为几种基本的剪切式结构：

剪切连接要求一个塑料壁面有足够强度能支持及防止焊接中的偏差，有需要时，底模的支撑高于焊接位，提供辅助的支撑。

实在不了解，可以电话我。13928887644

超声波焊头是什么材料

超声波焊头是什么材料，一提起超声波焊头，相信大家都没有太大的了解，其实超声波焊接头也叫超声波模具，通常制作超声波焊头也有很多种材料，下面一起来了解更多的超声波焊头是什么材料。

超声波焊接头制作材料有很多，铝合金、钛合金等都有。超声波焊接头也叫超声波模具，工具头，有带振幅放大的和不带振幅放大的两种，塑料焊接机用声学系统工具头，所用材料通常为铝合金，其端面镀硬质合金，功率较大时也有用钛合金材料制成的，该材料疲劳强度比铝合金高一倍多。超声波焊接头超声波模具为超声波塑料焊接机配合使用，目的在于对塑料产品进行焊接。

超声波塑料焊接机由于使用场合及焊接材料不同，焊接尺寸大小不一样，其规格也是各式各样的。其输出功率从手工焊。超声波使用场合及焊接材料不同，焊接尺寸大小不一样，其规格也是各式各样的，对不同的焊接对象需要有不同工具头，不管是近场焊接还是传输焊接，只有半波长的工具头才能使焊接端面达到最大的振幅。工具头，有带振幅放大的和不带振幅放大的两种。

对不同的焊接对象需要有不同工具头，不管是近场焊接还是传输焊接，只有半波长的工具头才能使焊接端面达到最大的振幅。工具头，有带振幅放大的和不带振幅放大的两种，塑料焊接机用声学系统工具头，所用材料通常为铝合金，其端面镀硬质合金，功率较大时也有用钛合金材料制成的.，该材料疲劳强度比铝合金高一倍多。

超声波的原理超声波是指振动频率大于20KHz以上的，其每秒的振动次数(频率)甚高，超出了人耳听觉的上限(20000Hz)，人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性，2013年腹部超声成象所用的频率范围在2∽5MHz之间，常用为3∽3.5MHz(每秒振动1次为1Hz，1MHz=10^6Hz，即每秒振动100万次，可闻波的频率在16-20，000HZ之间)。

超声波焊头（horn）是所有超声波发射端的通称，是超声波焊接设备中不可缺少的部分。它的作用是将换能器产生的超声波耦合到被加工物体中．因其要传递超声波，故焊头一定要工作在谐振状态，即它的固有谐振频率要与换能器相匹配．其次是振幅要均匀，焊头端面形状要适应被焊接工件的形状。

超声波焊头材质的选择(钛合金，镁铝合金，粉末冶金钢等)

1、7075T651：使用于振动系统及Horn制造，该材料具有高的机械屈服强度，硬度高，

热传导性强，是理想的超声波模具制造材料；

2、2024T651：一般使用与HORN制造，轫性佳，热传导性强，硬度适中，用于一般塑胶制品。

3、6061T651：使用于较低出力之HORN制造，轫性佳，质较软。

超声波金属焊接焊头制作需要考虑的因素：

1、产品的要求：决定模具的使用寿命，磨损率，因而决定采用何种金属

2、品的形状：采用何种熔接工艺，设定模具的大小，压力传达区，产品在熔合时可能产生的变形，需要多大功率和何种功能。是否可以一次熔接完成工作。

3、产品的塑料性质：决定模具的工作震幅，那一件工作应接受超声能量，导能线的形式，位置，大小。在不同的塑料组合时，应怎样设计接触位。

一只焊头的使用寿命关键决定于两个方面：

一、材料，二、工艺

材料方面：超声波焊接要求金属材料有柔顺性好（声波传递过程中机械损耗小）好的特点，所以常用的材料为铝合金及钛合金，但超声波金属焊接要求焊头耐磨损（要求较高的硬度），使材料的选择变得比较困难，因为硬度和韧性似乎是天生对立的，这就要求我们选择非常高要求的材料，我们选择的优质钢村料能够比较好地解决这个矛盾，使焊头的有效寿命尽量地提高。

工艺方面:包括有加工工艺及后续处理工艺，加工工艺在前面已详细描述过，后续处理包括热处理及参数的修整，基于我 选择的材料，我们有独创的热处理工艺去保证；在每一个焊头制作完成后，单独都要进行参数的测定及调整，以保证出品。

故障分析

1、发热

焊头在工作时会有一定的发热现象，这是由于材料本身的机械损耗及焊件发热传导所致。焊头发热是否正常判断标准为不带负载（即不接触工件）时，连续发射超声波半小时以上，温度不能够超过50-70℃，如发热厉害，证明焊头已损坏或材料不合格，需要更换。

2、啸叫

当焊头工作时出现啸叫时，应分析以下原因：

① 安装螺丝是否已松动

② 焊头是否产生裂纹

③ 焊头是否和不应接触的物件相接触。

3、 过载

当发生器发出过载警报时，应按如下步骤进行检查：

① 空载测试，如工作电流正常，则可能是焊头接触到不应接触的物件或焊头与焊座之间的参数调节出现故障。

② 空载测试不正常时，应先观察焊头是否有裂纹，安装是否牢固，然后拆下焊头再进行空载测试，排除是否是换能器+变幅杆出现问题，一步步进行排除。排除掉换能器+变幅杆出现故障的可能性后，将新的焊头拆换以判断。

③ 有时会出现空载测试正常，而不能正常工作的情况，有可能是焊头等声能原件内部发生变化，导致声能传递不畅，这里有一个比较简单的判断方法：手触摸法。正常工作的焊头或变幅杆表面工作时振幅是非常均匀的，手摸上去是丝绒般的顺滑，当声能传递不畅时，用手摸上去会有气泡或毛刺的感觉，这时就要采用排除法去排除有问题的部件。发生器不正常时，也能产生同样的情况，因为正常来说检测换能器输入波形时应为顺滑的正弦波，当正弦波上有尖峰或不正常波形时也能产生这种现象，这时可以用另外一整枝声能元件替换以判别。

超声波焊接的特点是，发热只集中在焊接部分，焊缝牢固而美观，不管塑料的极性大小，几乎所有加热熔融的塑料薄膜都可以采用超声波焊接，尤其适合于焊接刚性较大的薄膜材料。

激光焊接塑料的优点：焊接缝尺寸精密、牢固、不透气及不漏水，部件表面能够严密地连接起来；在焊接过程中树脂降解少、产生碎屑少；与其他熔接方法比较，大幅减少制品的振动应力和热应力；能够将多种不同塑料焊接起来；擅长焊接具有复杂外形的制品；能够焊接其他方法不易达到的区域，易于控制，具有良好的适应性；

热板焊接主要适应焊接同类热塑性塑料，同种塑料的熔化温度容易控制，对加热板的温度控制一致比较容易，简化了加热板的制造难度；对不同类型的塑料焊接时，两塑料之间温度有差异的影响，对加热板的制造和加工增加了一定的难度，也会出现强度不足的现象.

摩擦焊接的优点：生产率高、容易实现自动化和机械化；用一种材料焊接时，其接头性能好，设备简单，操作方便。摩擦焊技术适用范围广，可焊接汽车半轴、气门、安全气囊、涡轮增压器、连身齿轮、连轴齿轮、等速万向节、前悬架等。

振动焊接：使用几乎所有的热塑性塑料。最适合于焊接注射模压成型或压制成型的工程热塑性塑料，还可以焊接含氟聚合物、聚酯弹性体等超声波不能焊接的塑料。

高频塑料焊接用于普遍的塑胶塑料，皮革，布料的热合焊接，定位准确，性能良好灵活，用于较小的产品加工，生产效率高，操作使用简便。

感应焊接是一种非常快速和多样化的焊接方法，对所有的热塑性塑料有效,焊接强度在多数情况下都能符合使用要求。其缺点是：设备的投资高和焊接强度不如其他焊接方法的高。选择使用时应谨慎考虑。

作为超声波焊接的条件,最重要的是施加焊接能源的时间(振动、焊接时间)长短和压力,当然,其他条件也是很重要的。

焊接温度

超声波焊接材料的粘流温度。否则材料不会熔化。与振幅有关,振幅越高,温度上升越高。

加压力

使用圆柱形的工瞪眼对成型品进行加压。一般压缩空气压为0.1 -0.3MPa(压力表),有时会更高一些。但是如果采用高压的话,则会阻碍圆柱形的振动。

焊接时间

因材料的各类与制品的形状而异,有些成型品的焊接时间只需要0.2秒就已足够了。时间过长会造成过度焊接而产生大量的飞边与气泡,从而导致气密不良,必须注意。

冷却(保持)时间

对于结晶性塑料,若温度在融点以下,连接部分就会被凝固,通常加压时间保持在0.1-0.2秒之间。

超声波焊机要求:

焊接的焊头由下到上分三部分:焊头、放大器和换能器(超声波换能器)。三者按照一定的比例进行放大。如换能器的振幅为6MM,则放大器可以放大三倍至18MM,到焊头的振幅可增加到36MM。当然,振幅增加,焊头的寿命会降低。被焊接材料不同,所需的振幅也不相同。

焊头材料一般为三种:

钛:昂贵,性能最好,韧性好,加工困难。摩擦损耗小,振幅大可以达到60MM

铝合金:便宜,磨损快,振幅不能超过30MM,容易加工

钢:很硬,最不适合作焊头,振幅不能超过25MM,适于切割,需要增加吹风管,便于冷却。

故而,超声波汽车焊接应用范围为:汽车门板、汽车门板隔音毡、汽车无纺布内饰件点焊、汽车仪表板、汽车仪表盘、汽车塑料配件铆接、汽车保险杠、汽车轮胎罩、汽车顶棚、汽车后备箱无纺布、汽车座垫无纺布、汽车发动机盖、汽车车尾灯、汽车灯罩、汽车轴承保持架、汽车杂物箱、汽车过滤器、汽车塑料阀门、汽车空气换向器、汽车气流探测器等。针对汽车塑料配件焊接多采用非标超声波焊接设备,多头多工位设计,带有PCL程序控制与液晶显示屏操作,大型汽车复杂工件的焊接,包含不同方向的熔接面,需同时焊接多个位臵。