超声波焊接两个塑料件匹配有什麽要求

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。

2. 焊接的塑料件的前道处理工艺要关注，有些材料在注塑过程中可能会有添加剂，比如玻纤，滑石粉等等。并且关注材料的含水率是够需要烘干等等...具体问题具体对待

3. 焊接部位的形状：一般都有标准设计，有基本型energy director，剪切型shear joint，通常基本型里面又分阶梯型设计和榫槽型设计等等，你可以查询相关资料，或寻求专业厂家。

（PS：有问题大家可以探讨，共同学习）

而在实际应用中，虽然我们只要求外壳焊接，但与外壳相接触的塑件，很多时候也会在接触位置发生熔接现象，为防止熔接，我们需要去考虑使用不同的材料。

因此我认为只要结构设计合理，多个塑件也是可以焊接的。

我们知道正确的波的物理定义是：振动在物体中的传递形成波。这样波的形成必须有两个条件：一是振动源，二是传播介质。波的分类一般有如下几种：一是根据振动方向和传播方向来分类。当振动方向与传播方向垂直时，称为横波。当振动方向与传播方向一致时，称为纵波。二是根据频率分类，我们知道人耳敏感的听觉范围是20HZ-20000HZ，所以在这个范围之内的波叫做声波。低于这个范围的波叫做次声波，超过这个范围的波叫超声波。

波在物体里传播，主要有以下的参数：一是速度V，二是频率F，三是波长λ。三者之间的关系如下：V=F.λ。波在同一种物质中传播的速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同。另外，还需要考虑的一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越厉害，这在超声波加工中也属于考虑范围。

1、 超声波在塑料加工中的应用原理：

塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。

2、 超声波焊机的组成分

超声波焊接机主要由如下几个分组成：发生器、气动分、程序控制分，换能器分。

发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波。

气动分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。

程序控制分控制整机器的工作流程，做到一致的加工效果。

换能器分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动，经过传递、放大、达到加工表面。

3．换能器分由三分组成：换能器（TRANSDUCER）；增幅器（又称二级杆、变幅杆，BOOSTER）；焊头（又称焊模，HORN或SONTRODE）。

①换能器(TRANSDUCER)：换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用。A：磁致伸缩效应。B：压电效应的反效应。磁致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用，其优点是可做的功率容量大；缺点是转化效率低，制作难度大，难于大批量工业生产。自从朗之万压电陶瓷换能器的发明，使压电效应反效应的应用得以广泛采纳。压电陶瓷换能器具有转换效率高，大批量生产等优点，缺点是制作的功率容量偏小。现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间，通过螺杆紧密连接而制成的。通常的换能器输出的振幅为10μm左右。

②焊头（HORN）：焊头的作用是对于特定的塑料件制作，符合塑料件的形状、加工范围等要求。

换能器、变幅杆、焊头均设计为所工作的超声频率的半波长，所以它们的尺寸和形状均要经过特别的设计；任何的改动均可能引致频率、加工效果的改变，它们需专业制作。耐用根据所采用的材料不同，尺寸也会有所不同。适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有：钛合金、铝合金、合金钢等。由于超声波是不停地以20KHZ左右高频振动的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的。

二：超声波工作原理：

热可塑性塑料的超声波加工，是利用工作接面间高频率的摩擦而使分子间急速产生热量，当此热量足够熔化工作时，停止超声波发振，此时工件接面由熔融而固化，完成加工程序。

通常用于塑料加工的频率有20KHZ和15KHZ，其中20KHZ仍在人类听觉之外，故称为超声波，但15KHZ仍在人类听觉范围只内。

三：超声波机构原理：

将220V，50HZ转变为15KHZ（或20KHZ）之高压电能，利用震动子转换成机械能。如此的机械振动，经由传动子，焊头传至加工物，并利用空气压力，产生工作接面之摩擦效果。振动子和传动子装置在振筒内，外接焊头，利用空压系统和控制回路，在事先设定之条件下升降，以完成操作程序。

四：组件功用说明：

1.延迟时间设定：调整开始发振时间，在限制开关动作后0~9.99秒开始发振。

2.熔接时间设定：调整熔接时间长短，在延迟时间终了发振0~9.99秒之范围。

3.硬化时间设定：调整发振终了工作物熔接处冷却定型时间在0~9.99秒之范围。

4.计数器：工作循环次数记录用，附有归零压扣。

5.调整及压力表：工作压力之指示及调整压力用。

6.声波调整：调整振动子系与发振回路之共振匹配，使转换效率达到理想。

7.振幅表：显示声波空载或负载工作之振幅强弱。

8.电源开关及灯：电源开关之控制，及指示开路之信号

9.选择开关（自动/手动/声波检查）：自动或手动之选择，及作声波空载检视之按纽。

10.声波出力调整纽：声波出力段数之设定用，1~2段为一般使用，3~4段为强力输出用。

11.声波过载灯：显示声波过载之不正常，需做声波调整，至过载灯不会显示为止。（若仍无法解除，请来电洽询）

12.频率指示：调试机器时做机器频率显示

13焊头：传动振动能量于工作物之上，使之熔接。

14上升/下降缓冲调整：调整孔位于机台侧面可适当调整，使升降惯性适中。

15下降速度调整：调整合理适当之下降工作速度用。

16熔接位置视窗：检视正常熔接时焊头压附工作物之状况。

17.最低点微调螺丝：在熔接熔化块，或外形尺寸需精确时使用可限制汽缸之下降。

18水平微调螺丝：调整此四支螺丝，可使焊头平均压附在工作物上。

19输出电缆及插座：联接机体振动子系统与发振箱线路用。

20控制电缆及插座：联接机体控制单元与发振箱自动控制回路用。

21接地螺母：电子回路之接地线连接用，漏电时之安全保障。

22保险丝座：电子线路之过载保护。

五：机器安装法：

1.将发振箱放置于机体附近操作员易于观察及调整之处。

2.接地：将地线一端接地，另一端接于发振箱后面之接地旋钮。

3.发振箱与机体联接：将机体之输出电缆插头及控制电缆插头接于发振箱插座及机体插座上

4.接空压源：将高压气压管引清净干燥之空压源与熔接机体上空气滤清器入口接头以管束结合锁紧。

5.接电源：发振箱后面之电源线及插头，请接上AC220V，∮60/50HZ电源。

六：各调整及熔接前准备工作：

1.装焊头：

（1）先将换能器（CONE）及焊头（HORN）以及焊头螺丝，以酒精或汽油擦洗干净，再将焊头螺丝及换能器，焊头结合面抹上一层薄薄的黄油脂再将焊头螺丝锁于焊头上。注意：换能器，焊头之结合面若有损伤时，振动之传达效率会递减，应谨保养。

（2）再紧固4支焊头水平调整螺丝，将换能器固定在其旋转范围之中间位置处。

（3）把焊头用手旋入换能器到不能回转为止。

（4）以焊头锁紧扳手焊头旋紧（约300Kg/cm之扭力），此时特别注意不让换能器旋转，以防止转梢扭断。（若发现旋转则4支焊头水平调整螺丝要再紧固些）。

超声波焊接机的焊接技术是一种高科技，一切热熔性塑料制品皆可应用，不需加溶剂、粘贴剂或其它辅助品，提高生产率、成本低、提高产品质量及生产安全。超声波熔接，它是通过供电箱将市电转变成高频高压信号，再通过换能器系统把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品上，使塑料制品两部分间产生高速摩擦，温度上升，当温度达到制品本身熔点时，使制品接口迅速熔化，同时制品在一定压力下冷却定形，从而达到完美焊接。超声波焊接分为以下几种：

工具/原料

超声波焊接机

超声波换能器

方法/步骤

一、超声波点焊

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，焊头振幅高，焊头面的设计要视最后要求而设计。

二、超声波焊接

典型的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。具体设计方式要视应用在焊接何种工件设备中。焊接压力、振幅等参数可调，保证焊头能接触到焊接面并施压，下工件为接受压力部分，置于底模中不动。焊头因产生超声波高频，令上工件震动生热，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一秒。这个方式在行业应用方面非常广泛，例如汽配，医疗，玩具文具等。

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三、超声波埋插

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。

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四、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。

焊接质量不好有很多原因:超声频率不合适,模具设计不良,热合时间未调好,压力不对,材料缺陷,上下不同料,等等

要热合得好,调试是重要的一关.

补充:看来还是调整有问题,底座一定要牢固,超声波输出头是谐振件,长度是否合适?压合时间够吗?输出功率怎样?塑件在压合时能否全部贴合平整?塑件有没有做一条小棱在压合面,使其触发热溶?热合是否内有容物,是最后一道封口工序吗?该塑料是什么?每种塑料超声热合都有一个频率最佳点.

塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ。其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。

2、超声波焊机的组成部分和原理

超声波焊接机主要由如下几个部分组成：发生器、气动部分、程序控制部分，换能器部分。

发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波。

气动部分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要。

程序控制部分控制整部机器的工作流程，做到一致的加工效果。

换能器部分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动，经过传递、放大、达到加工表面。

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