超声波塑料焊接模具如何制作
1、模具的振幅参数振幅对于需要焊接的材料来说是一个关键参数,相当于铬铁的温度,温度达不到就会熔接不上,温度过高就会使原材料烧焦或导致结构破坏而强度变差。因为每一间公司选择的换能器不同,换能器输出的振幅都有所不同,经过适配不同变比的变幅杆及焊头,能够校正焊头的工作振幅以符合要求,通常换能器的输出振幅为10—20μm,而工作振幅一般为30μm左右,变幅杆及焊头的变比同变幅杆及焊头的形状,前后面积比等因素有关,形状来说如指数型变幅、函数型变幅、阶梯型变幅等,对变比影响很大,前后面积比与总变比成正比。贵公司选用的是不同公司品牌的焊接机,最简单的方法是按已工作的焊头的比例尺寸制作,能保证振幅参数的稳定
2、 模具频率参数任何公司的超声波焊接机都有一个中心频率,例如20KHz、40 KHz等,焊接机的工作频率主要由换能器(Transducer)、变幅杆(Booster)、和焊头(Horn)的机械共振频率所决定,发生器的频率根据机械共振频率调整,以达到一致,使焊头工作在谐振状态,每一个部份都设计成一个半波长的谐振体。发生器及机械共振频率都有一个谐振工作范围,如一般设定为±0.5 KHz,在此范围内焊接机基本都能正常工作.我们制作每一个焊头时,都会对谐振频率作调整,要求做到谐振频率与设计频率误差小于0.1 KHZ,如 20KHz 焊头,我们焊头的频率会控制在19.90—20.10 KHz,误差为5‰
生产一套超声波模具,要考虑以下各项因素:
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、 产品的形状: 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。
超声波熔接是一种高科技,一切热溶性塑料制品皆可应用。而不需加溶剂,粘接剂或其它辅助品。其优点是增加多倍生产率,降低成本,提高产品质量及安全生产。
超声波塑胶焊接原理是由发生器产生的高压、高频信号、通过换能系统,把信号转换为高频机械振动,加于塑料制品工件上,通过工件表面及内在分子间的摩擦而使传送到接口的温度升高,当温度达到此工件本身的熔点时,使工件接口迅速熔化,继而填充于接口间的空隙,当振动停止,工件同时在一定的压力下冷却定形,便达成完美的焊接效果。
主要用于塑料的焊接。焊接机只要一种,但焊接方法根据焊接目的及材料的不同有以下几种。
焊接:
典型超声波焊接面的设计必须具备以下两个功能:
1、舌榫的设计保证在焊接周期中对位方便。
2、焊线设计纤细,但必须有足够的可熔化材料令焊接面熔合。具
体设计方式要视乎应用在焊接何种工件设备中。焊接压力、震幅等参数可调,保证焊头能接触到焊接面并施压,下工件为接受压力部份,置于底模中不动。焊头因产生超声波高频,令上工件生热震动,因而能与下工件熔合,焊头停止震动后,压力保持,令熔解位置冷却成型。整个焊接时间大多为少于一秒。
超声波铆接:
此方式用于两件不同材料的塑料件,一方为一塑料铆钉贯穿另一件材料,焊头焊接面设计成铆钉包覆状。高频震动生热令塑料钉熔解成型包覆在另一件材料上。
点焊:
两件平面塑料件,无舌榫亦无铆钉,焊头设计成手枪状,将一端焊穿而熔合在另一平面中。优点在于焊接面不需任何特别设计,针对大型平面工件,焊头震幅高,焊头面的设计要视乎最后要求而设计。
埋插:
指埋植金属及镙丝于塑料件上。焊头接触金属钉,因震动生热,令钉子埋插于塑料件中。
热铆预留出的塑接技术的基本原理是:使模塑件上料铆柱、肋翼或立筋对应穿过冲压成型的金属板上的预制孔,采用非接触式加热工艺对塑料件上的、穿过金属表面的铆柱突出部分进行加热。当金属表面突出的铆柱受热软化后,再用特制的金属成型铆头压紧,从而使塑料铆柱受热后在锁紧状态下重新成型,冷却后铆固。利用特定形状的铆头,可以实现塑料铆柱的齐平铆接、埋头铆接(沉头铆接)、半球铆接、圆弧翻边铆接、立筋肋条状铆接、折边镶嵌包覆等。塑料热铆接通常包括以下几种类型:
圆形及空芯铆柱(圆柱及管状热柱)
其中,圆形铆柱一般用于固定平板,可实现多种锁合紧固设计;而用作定位销的长铆柱和3、4个肋状立筋在组装阶段起对准、校正和就位的作用。当直径大于3mm时,由于实芯铆柱在注塑件正面冷却时易产生凹陷现象,从而需要根据不同的塑料材质相应地延长加工处理时间。因此,在需要更高紧固强度的场合,通常使用空芯铆柱(管状热桩),空管的壁厚介于0.75~2.0mm之间。在多数应用场合,一般使用壁厚为 1.25mm 的空管。
立筋铆柱(加肋桩)
“立筋”(加肋桩)通常被用于装配空间受限或受到设计制约的场合。例如,当在模塑件的多个平面上进行铆接装配固时,一般在水平面上采用空芯铆柱(管状热桩)排列铆固,在斜面或垂直装配面上开槽,采用肋筋铆柱(条状热桩)或销子并以抽屉形式排列。另外,对于“过载脱扣装配”,采用小立筋可以产生紧扣上盖的功能。
折边(翻卷、掴边)
肋筋铆柱通常是塑模穿过被紧固件上的圆孔或开槽,通过将重成型镦头变大以防止脱落。而折边(翻卷)则是将肋筋铆柱(条状热桩)置于被紧固组件的边沿或周围,加热后将其折边(翻卷)、夹紧、激冷,以实现紧固作用。在一些无法焊接或采用其他方式无法处理的情况下,折边是一种比较理想的解决方法,如将钢弹簧片夹持紧固在塑料制件上,或者对被置于(预埋)尼龙端帽座的预留孔中的黄铜接线柱进行紧固。折边具有很强的拉紧特性,可扩大空芯铆柱(管状热桩)的应用范围,适应于大直径的止推轴承和密封的紧固装配。
环形向内翻边(包覆)
这是一种非常有用的紧固装配方法,可起到密封作用,几乎适合于任何应用。例如,借助于圆周内翻边可将音箱固定在塑料格栅上,使环绕音响的外圆周边被密封,从而使整个压力保持均衡状态,确保了产品组件的耐久性,提高了音响效果。
超声波塑料焊接原理
超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒几万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅,所加压力及焊接时间等三个因素,焊接时间和焊头压力是可以调节的,振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互作用有个适宜值,能量超过适宜值时,塑料的熔解量就大,焊接物易变形;若能量小,则不易焊牢,所加的压力也不能太大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积
超声波金属焊接原理
超声波金属焊接原理是利用超声频率(超过16KHz )的机械振动能量,连接同种金属或异种金属的一种特殊方法.金属在进行超声波焊接时,既不向工件输送电流,也不向工件施以高温热源,只是在静压力之下,将线框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升.接头间的冶金结合是母材不发生熔化的情况下实现的一种固态焊接.因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象.超声金属焊机能对铜、银、铝、镍等有色金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和短条状焊接.可广泛应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳的焊接。
不良原因分析:有经验的工程师可能也知道,用超声波焊接完后有时候会出现Gap不均匀的现像, 就是有些地方的Gap大,有些地方的Gap小,导致产品十分丑陋。
不良原因一:超声线的设计不良。
不良原因二:超声零件的材质不同,在超声焊接中,两被超声的零件尽可能使用相同的材料。如像PA,它就只能与PA相互超声连接。POM,只能与POM相互超声。使用不同的材料相互超声,更严重的会有根本无法焊接的现象。相对来讲,半结晶塑胶比较容易出现不易超声或是超声不良。
不良原因三:
超声零件过于潮湿或是零件内掺有玻纤或是其它阻燃剂等化学成分,也会导致超困难或是不良现像。
1.超声波
一般被超声波溶解的塑胶料使用ABS、HIPS的比较多,这两种料最容易溶解,也是使用最多的硬胶料。其他软胶如PVC理论上可以超声,但实际操作中不使用(操作难度极大)
一般设计超声线在0.3~0.5mm高左右,两边采用双止口结构防止溢胶
2.高周波
高周波一般是使用在吸塑片才料上面的,一般使用透明PET/PVC
熔接又分为吸塑片和彩卡熔接以及吸塑片和吸塑片熔接
参数方面没有什么特别要求,但注意如果吸塑要过油,否则熔接不了的,这一点吸塑供应商是很清楚的,你主要告诉他你的吸塑用途他就明白了
希望能够帮到你,如有楼主还有不明白的就再问吧
从事这方面的工作一般有两点要主要,第一是要带上耳罩,因为超声波对人体的耳膜伤害很大,时间过久很容易造成失聪。第二是要主要操作,现在的超声波塑料焊接机一般是半自动的,所以操作时要确保自己的双手离开焊接范围才能按下开始键,否则会烫伤手。另外要主要检查“急停”键是否正常,这关系到自己的利益,一定要多主要。
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2、工件的焊接投影面积,对应的就是焊接的功率,这点也和价格有关。
3、焊接线的设计,是和焊接效果有关的,工件焊好后的牢固度要求、是否要求水密气密、焊接时间等等,这些都和焊接线的设计有关。
4、还有一点,就是选机型时的频率。通常市面上的都是15KHZ、20KHZ的塑料焊接机,如果你想焊接效果很漂亮,而且你的工件碰巧是ABS或者亚加力等容易焊接的材料,还要碰巧你的工件整体面积也不大(小与平方25CM),那么你很幸运地可以尝试用40KHZ的机子,不过,那40KHZ的焊机机子价格也要贵一倍以上。