塑料的超声波焊接技术缺陷与预防
超声波焊接法
超声波焊接法
超声波焊接是一种利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合的焊接方法。
超声波焊接具有以下优点：
1.熔合强度高，适用于多种塑料焊接，同时还能大大增强焊缝的机械性能；
2.工作效率高，相比于其他焊接方法，超声波焊接的速度更快；
3.对环境污染小，因为整个焊接过程不需要任何辅助剂、焊剂或者气体。
然而，超声波焊接也存在一些缺点：
1.需要对焊头施加压力，导致设备较复杂且维修成本较高；
2.需要焊头传递超声波能量到产品，产品会轻微压痕。
在具体操作过程中，有以下几点注意事项：
1.在熔接法中，通过超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶
的接合面产生摩擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美。
此外，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密的效果；
2.在埋植法中，通过焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、
螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，固定在一定深度。
完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度；
3.在成型法中，该方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊
头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定。
总的来说，超声波焊接法是一种有效的塑料焊接方法，它利用了超声波的高频振动来传递能量，使得两个塑料的表面能够迅速地熔合在一起。
超声波塑料焊接技术
超声波塑料焊接技术
超声波塑料焊接机技术是一项新技术，它集微机、超声、电子和机械技术于一体，克服了以往沿用多年的塑料粘结和热合工艺的许多缺点，具有可观的经济效益和广泛的应用领域。
随着塑胶材料技术的发展，塑料工业中各种塑料制品广泛应用于航空、汽车、造船、电子和玩具等领域。
由于塑料加工工艺等因素的限制，有相当一部分形状复杂的塑料制品不能一次成型，还需要塑料粘结和热合工艺。
该工艺不仅效率低、焊接不美观、粘结牢度不高，还有环境污染等问题。
超声波塑料焊接是由超声波发生器产生的调频电流，再由压电换能器转换为高频振动机械能，通过变幅杆传送到焊接头进行塑料件的焊接。
由于焊接对象大小不一，形状各异，所以焊头相应设计成圆形、锥形和矩形等。
焊头上的高频机械振动被传递到焊面，在高频振动作用下瞬间高温使焊面形成熔融层，在焊接机可控压力作用下熔合凝固起来，从而实现两个塑料个件的牢固结合。
超声波塑料压焊工艺应用：
塑胶压焊专用于两塑料工件的焊接，具体是塑料外壳、塑料盒子的焊接。
具体应用于：笔记本电脑电池、电脑充电器、手机充电器、电瓶车充电器、锂电池外壳、手机电池、塑料文具、塑胶玩具、电源适配器、汽车音箱、电表外壳、三相电表壳、水表外壳、化妆品盒、太阳能集线盒、发电机接线盒、摩托车电瓶盖子等。
多是ABS塑料、PP塑料、PC塑料、AS塑料、PC塑料、PS塑料、PE塑料等塑胶材质外壳连接与盒子焊接。
参考网站。
超声波焊接故障及措施
超声波焊接故障及措施一、超声波焊接故障及措施当发生器发出过载警报1）、超声波空载测试不正常是，应查看焊头是否有裂纹、安装是否牢固。
如再有就拆下焊头，再排查换能器及振幅杆。
如已排查完换能器及振幅杆后，那就换新的焊头上去测试。
2）、超声波空载测试，如工作电流正常。
则可能是超声波接触到其余物品或超声波焊头与焊座之间参数调节出现故障。
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，导致声能传递不顺。
导致声能传递不畅，有一个比较简单的判断方法。
手触摸法，正常工作时的焊头或变幅杆，表面的振幅是非常均匀的，手摸上去丝绸般的顺滑。
当传递不畅时，手摸上去有气泡或有毛刺的感觉。
这时候就要用排除法去排除有问题的部件了。
发生器不正常时，也会产生同样的情况。
因为正常来说检测换能器输入波形时应为顺滑的正弦波，当正弦上有尖峰或不正常时也能产生这种现象，这时可以用另外一整枝声能元件换以判别。
超声波发热不正常。
1）、如发热厉害证明焊头已损坏或焊砂材料不及格、需要更换。
2）、超声波在工作时有一定的发热现象，这是由于材料本身的机械损耗及超声波物件传导所致。
超声波焊头是否正常发热的判断标准是不带负载时，连续发超声波半个小时，温度不能起过50－70度。
当超声波出现啸叫不正常。
1）、焊头是否有裂纹。
2）、焊头是否安装牢固。
3）、焊头是与其余物品有接触。
二、超声波焊接机简介超声波塑胶焊接机发出的机械震动波是没有辐射的，一般电器产品会带有电磁辐射，功率越大辐射越大，比如微波炉、冰箱、以及人们每天都用的手机、电脑和我们说的WIFI辐射等所产生的辐射就是电磁辐射。
超声波塑胶焊接机焊接塑料件是通过高频的震动使接触的塑料件熔接在一起，属于物理震动范畴，不会对人体产生辐射危害。
超声波焊接机如果是15KHZ的对人体是有影响的，主要是首次使用会出现耳鸣，但到目前为止还没有发生更利害的，所以也可以说还是比较安全的，不过在用15KHZ机台时建议采用耳筛，这样就可大大减小对人的影响，可能的情况尽量用20KHZ以上的机器。
超声波焊接常见缺陷及处理办法
超声波焊接常见缺陷及处理办法超声波焊接常见缺陷及处理办法一、强度无法达到欲求标准。
当然我们必须了解超音波熔接作业的强度绝不可能达到一体成型的强度，只能说接近于一体成型的强度，而其熔接强度的要求标准必须仰赖于多项的配合，这些配合是什么呢？※塑料材质：ABS与ABS相互相熔接的结果肯定比ABS与PC相互熔接的强度来的强，因为两种不同的材质其熔点也不会相同，当然熔接的强度也不可能相同，虽然我们探讨ABS与PC这两种材质可否相互熔接？我们的答案是绝对可以熔接，但是否熔接后的强度就是我们所要的？那就不一定了！而从另一方面思考假使ABS与耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢？如果超音波HORN瞬间发出150度的热能，虽然ABS材质己经熔化，但是耐隆、PVC、PP、PE只是软化而已。
我们继续加温到270度以上，此时耐隆、PVC、PP、PE已经可达于超音波熔接温度，但ABS材质已解析为另外分子结构了！由以上论述即可归纳出三点结论：１.相同熔点的塑料材质熔接强度愈强。
1.降低压力。
2.减少延迟时间（提早发振)）。
3.减少熔接时间。
4.引用介质覆盖（如ＰＥ袋）。
5.模治具表面处理（硬化或镀铬）。
6.机台段数降低或减少上模扩大比。
7.易震裂或断之产品，治具宜制成缓冲，如软性树脂或覆盖软木塞等（此项指不影响熔接强度）。
8.易断裂产品于直角处加Ｒ角。
三、制品产生扭曲变形。
发生这种变形我们规纳其原因有三：1.本体与欲熔接物或盖因角度或弧度无法相互吻合.2.产品肉厚薄(2m/m以内)且长度超出60m/m 以上.3.产品因射出成型压力等条件导致变形扭曲.所以当我们的产品经超音波作业而发生变形时，从表面看来好像是超音波熔接的原因，然而这只是一种结果，塑料产品未熔接前的任何因素，熔接后就形成何种结果。
如果没有针对主因去探讨，那将耗费很多时间在处理不对症下药的问题上，而且在超音波间接传导熔接作业中(非直熔)，6kg以下的压力是无法改变塑料的轫性与惯性。
塑料超声波焊接技术 下
张胜玉 · 塑料超声波焊接技术（下）
图 19 带间断导能筋的剪切接头
图 20 焊瘤阱
图 21 剪切接头的变体形式
图 22 改进型接头
5.3 斜接接头
图 23 中的斜接接头通常用于包含圆形或椭
2015年 第41卷
图 23 斜接接头
圆形设计零件的高强度密封，尤其用于结晶性塑 料。斜接接头要求两零件的角度均在 30°~60° 之 间，相差值在 1.5° 以内。如果壁厚为 0.63 mm 或 更 小， 角 度 应 为 60°。 如 果 壁 厚 大 于 等 于 1.52 mm 角度应为 30°。壁厚在 0.63~1.52 mm 之间，推荐用中间角度。斜面外刃处壁厚至少 为 0.76 mm 以防止焊接过程中裂口或熔透侧壁。 由于难以保持零件同心度和尺寸公差，斜接接 头并不常用。但在有限壁厚使应用剪切（或改 进型）接头行不通时，高度推荐采用斜接接头。
厚。为了获得良好的剪切接头，必须满足下述 条件 ：
（1）剪切接头需刚性侧壁支撑以防止焊接 过程中产生弯曲。接头处底面侧壁必须受到紧 密符合零件外部形状的夹紧装置的支撑。
（2）下部零件应有足够的结构完整性以承 受内部弯曲。同理，下零件应至少有 2 mm 的 壁厚以防止弯曲。
（3）上下零件之间的过盈表面应平整和彼 此相互垂直。
·11·
橡塑技术与装备（塑料版）
CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT(Plastic edition)
图 24 改进型斜接接头
图 25 包含焊瘤阱的斜接接头 （ 如 图 2 6 所 示 ）。 最 低 限 度 ， 所 有 角 落 或 边 缘 应
中 图 分 类 号 ：T Q 3 2 0 . 6 7 4
浅谈超声波焊接塑料件的设计塑料件
浅谈超声波焊接塑料件的设计塑料件超声波焊接是一种常见的塑料件焊接方法，可以实现高效、可靠的连接效果。
它利用超声波振动原理，将塑料件加热至熔化点，并使用压力将熔化的塑料件连接在一起。
本文将从设计角度探讨超声波焊接塑料件的一些关键问题。
首先，塑料件的设计要考虑到焊接过程中的振动能量传递。
超声波焊接是通过超声波振动将能量传递到塑料件内部，使其加热并熔化。
因此，塑料件的设计要合理选择焊接位置和焊接面积，以保证超声波能够有效传递。
同时，对于较大的塑料件，还需要考虑振动能量在塑料件内部的均匀分布，避免局部加热不均而导致焊接不牢固或质量不稳定。
其次，塑料件的材料选择也是超声波焊接设计中的重要因素。
不同的塑料材料具有不同的熔化点和热导率，对于超声波焊接的适用性也有所差异。
一般来说，具有较高熔化点和热导率的塑料材料更适合超声波焊接。
此外，塑料材料的熔化温度和熔化指数也需要进行合理的选择，以保证焊接过程中的熔化和冷却效果。
此外，塑料件的结构设计也需要考虑到焊接后的强度要求。
超声波焊接会在焊接接头周围形成一定的塑料熔化区，这可能会对焊接接头的强度产生影响。
为了增加焊接接头的强度，可以采用一些设计措施，比如在接头周围增加一定的壁厚，或者采用一些加强结构，如加筋或齿形结构等。
此外，对于一些对强度要求较高的应用，还可以考虑采用多点焊接或均匀分布焊接的方式，以增加连接的稳定性和可靠性。
最后，塑料件的表面处理和预处理也是超声波焊接设计中的一个重要环节。
塑料件的表面质量和干净程度对焊接接头的质量有直接影响。
因此，在进行超声波焊接之前，需要对接头表面进行适当的处理，如去除油污、杂质和氧化层等。
此外，还可以考虑采用一些增粘剂或者使用专用的焊接剂，以提高焊接接头的质量和品质。
总而言之，超声波焊接塑料件的设计需要综合考虑焊接过程中的振动能量传递、塑料材料的选择、结构设计的强度要求、表面处理和预处理等因素。
通过合理的设计，可以实现高效、稳定和可靠的超声波焊接效果，为塑料件的应用提供可靠的连接方式。
超声波焊接工艺问题及解决
超声波焊接工艺问题及解决
超声波焊接是一种高效、无污染、无需补充材料、无烟尘的焊接方法，广泛应用于汽车、电子、塑料等行业。
然而，在使用超声波焊接时，也会出现一些问题，下面我们就来看看这些问题及其解决方法。
1. 焊点质量不稳定的问题
造成焊点质量不稳定的原因有很多，比如工件表面有油污、污渍、氧化物等，超声波振动系统不稳定，焊接时间不足等。
解决方法是要保证工件表面清洁，定期清洗设备；检查超声波振动系统是否正常，及时维护；控制好焊接时间，确保焊点的稳定性。
2. 焊接强度低的问题
焊接强度低的原因可能是焊接温度不足、压力不够、超声波振动系统不稳定等。
解决方法是增加焊接时间和温度，加大焊接压力，检查并维护超声波振动系统。
3. 焊接出现气泡的问题
焊接时出现气泡可能是由于工件表面不干净、焊接时间不足、焊接压力不够等原因造成的。
解决方法是保证工件表面清洁，焊接时间要足够长，加大焊接压力，确保焊接时工件表面无气泡。
4. 焊接出现裂纹的问题
焊接时出现裂纹可能是由于焊接温度过高、焊接时间过长、焊接压力过大等原因造成的。
解决方法是控制好焊接的温度、时间和压力，避免造成工件变形或者损坏。
总之，超声波焊接的技术越来越成熟，但是在使用过程中还是需
要注意一些常见问题，及时进行维护和处理，确保焊接质量和效率。
塑料的超声波焊接技术缺陷及预防
塑料的超声波焊接技术缺陷及预防目前常用的各种零件焊接方式1．超声波焊接2，振动焊接3，旋转焊接4，热板焊接5．感应焊接6，接触电阻焊接7，热气焊接8，挤出焊接超声波焊接和旋转焊接是我们实际中在塑胶产品上应用的最多，最广泛的。
接下来只就针对这两种焊接工艺做讲述。
其它的焊接工艺，有兴趣的朋友可以自已找资料学习研究和是私下找我商讨也行。
首先，我们一定要真正弄清焊接的原理，只有这样，才能设计出好的焊接结构，才能在这种结构上成为真正的工程师，不然你的所谓经验和资料，都将成为你的绊脚石。
一,焊接的原理：几乎所有的焊接，都是将两焊接零件的焊接端面分子产生运动，使它们相互扩散，相互缠结。
达到相互连接的目的。
如我们的超声波焊接就是利用焊头的高频振动,使两焊接零件高频磨擦，将机械能转化为热能，热能将两焊接面的分子溶解，恢复其活性，然后在外作用力的辅助下，分子相互缠结来达到焊接目的，而我们通常用的502胶水，或是其它粘接剂，胶水本是一种高腐蚀的液体，它将焊接面的分子膨涨，恢复其活性，然后在外作用力的辅助下，分子相互缠结来达到焊接目的。
其实不难明白。
焊接就是一个让分子相互缠结的过程。
二,超声焊接剖析：2.1:超声波焊接设备，相信各位都有见过，还是再来哆嗦一下。
如图：由上图我们不难明白，超声焊的焊接原理：1,输入低频电 --->◊---◊2.通过电源箱变频，转换成高频电输出>3.通过变压器装置将高电频信号转换成机械振动。
原理就和电铃一样，都是电磁场的高频切换来实现，这个就是我们所谓的超声了。
--->◊---◊4.通过振幅变压器整合振幅>---◊5.输出能量，将焊头引至高频振动>---◊6.焊头将塑胶零件高频摩擦，产生热能。
使塑胶熔化。
>7.风压装置同时下压运动.将两零件融合在一起，然后冷却，达到粘结目的。
接下来着重讲下超声装备各部件的基本参数：通过电源箱变频后，其输出频率通常在20~50kHZ之间，(20kHZ最常用)其振幅通常在15~60um.也有时候会将其频率调成15Khz.这种声频率适合用来超声较大制件或是较软的材料，如大型的PP材料外壳等。
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塑料的超声波焊接技术缺陷及预防
目前常用的各种零件焊接方式
1．超声波焊接
2，振动焊接
3，旋转焊接
4，热板焊接
5．感应焊接
6，接触电阻焊接
7，热气焊接
8，挤出焊接
超声波焊接和旋转焊接是我们实际中在塑胶产品上应用的最多，最广泛的。
接下来只就针对这两种焊接工艺做讲述。
其它的焊接工艺，有兴趣的朋友可以自已找资料学习研究和是私下找我商讨也行。
首先，我们一定要真正弄清焊接的原理，只有这样，才能设计出好的焊接结构，才能在这种结构上成为真正的工程师，不然你的所谓经验和资料，都将成为你的绊脚石。
一,焊接的原理：
几乎所有的焊接，都是将两焊接零件的焊接端面分子产生运动，使它们相互扩散，相互缠结。
达到相互连接的目的。
如我们的超声波焊接就是利用焊头的高频振动,使两焊接零件高频磨擦，将机械能转化为热能，热能将两焊接面的分子溶解，恢复其活性，
然后在外作用力的辅助下，分子相互缠结来达到焊接目的，
而我们通常用的502胶水，或是其它粘接剂，胶水本是一种高腐蚀的液体，它将焊接面的分子膨涨，恢复其活性，然后在外作用力的辅助下，分子相互缠结来达到焊接目的。
其实不难明白。
焊接就是一个让分子相互缠结的过程。
二,超声焊接剖析：
2.1:超声波焊接设备，相信各位都有见过，还是再来哆嗦一下。
如图：
由上图我们不难明白，超声焊的焊接原理：
1,输入低频电 --->◊
---◊2.通过电源箱变频，转换成高频电输出>
3.通过变压器装置将高电频信号转换成机械振动。
原理就和电铃一样，都是电磁场的高频切换来实现，这个就是我们所谓的超声了。
--->◊
---◊4.通过振幅变压器整合振幅>
---◊5.输出能量，将焊头引至高频振动>
---◊6.焊头将塑胶零件高频摩擦，产生热能。
使塑胶熔化。
>
7.风压装置同时下压运动.将两零件融合在一起，然后冷却，达到粘结目的。
接下来着重讲下超声装备各部件的基本参数：
通过电源箱变频后，其输出频率通常在20~50kHZ之间，(20kHZ最常用)其振幅通常在15~60um.也有时候会将其频率调成15Khz.这种声频率适合用来超声较大制件或是较软的材料，如大型的PP材料外壳等。
一但将超声将塑胶局部熔化后，超声会立即停止，通常这个超声过程会在0.5~1.5S内完成。
另外一个要了解的是焊头的材料选择：
总体上来讲，如果是用来超声塑胶，我们一般一般选用质量较轻，强度较好，高耐摩擦，超声传导较优秀的金属材料来制作。
如我们通常用的有，钛，铝，或是其它合金。
如果是用来作金属+塑胶嵌件超声，(可参考我的嵌件设计教程：
/bbs/thread-9248-1-2.html) 通常我们选用热处理钢就好。
三，超声波焊接头设计
对于像ABS ,PC,HIPS等易于超声熔接焊的塑胶，其接头形式通常设
计成以下几种
(设计方案一)
像这种接头的设计是不适合用来做超声熔接焊接的，它需要很长的焊接时间，很大的焊接能量，而且焊完后周边还有熔胶会溢出，影
响产品外观。
(设计方案二)
如左图改进后的超声线设计，通常我们做成一条三角形的小骨，这样会减小焊接能量和时间，(在学术界用专业的语言来讲，这种小三角骨称为能量导向器)但是仍然会有小部分溢料，影响外观。
(设计方案三)
通常为了防止溢胶影响外观，我们要做成如左图形式，将超声线做在
止口内，防止塑胶熔体溢出。
(设计方案四)
当产品壁厚不够，不能做止口结构时，为了防止塑胶熔体溢出影响外观，通常我们将产品结构做成如左图，做一个溢料收集器来防止不不
良现像
(设计方案五)
有经验的工程师应该都知道，没有美工线的产品在装配变形后极易引起上下盖错位，从而导致刮手。
超声也是一样，也有错位的机率，为了防止有刮手现像，最好还是做一点美工线在上面。
介绍完了超声熔接焊的超声接头形式，大家一定在想，那么超声线的具体参数要怎么设计才合理呢？实际上超声线的参数与其被超声零件和材质与其体积大小有一定的关系。
通常我是这样来设计的，见下
表（仅供参考）
止口的设计参数通常如下图：
有时为了增加超声波焊接强度，我们也可以在超声面上做一些纹理，
用来做超声强度改良，如图：
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，如下图实例：
为什么会出现这一情况呢？我们在设计上该如何防止呢？首先我们假设在超声波加工设备上是没有问题的，那么我们要在设计上来解决
这一现象。
一起来分析~~
不良原因一：超声线的设计不良。
如图~
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。
如果说因产品需求，我们一定要用两种不同的材料来进行超声波焊
接，建议将超声结构做成机械互锁式，如下图
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
接下来就是大家比较关心的超声线位置与超声质量之间的关系，TONY 版也有提过此问题，一起来回顾下
这是当年TONY版提过的，请问是A超声质量好还是B好。
两者的不同之处仅在于A将超声线设计于上盖上。
B将超声线设计在
下盖上。
不怕的答案是：两者超声效果一样，为什么这样讲呢，且听我细细道
来~~~
如果超声设备，超声线设计参数及两零件材料是相同的，那么影响超声质量的就只有超声线与超声波焊头之间的距离了。
这个就是我要讲
的近场焊与远场焊。
什么叫近声焊？什么叫远场焊？一般来说，当超声线与超声焊头的距离小于6.3mm时，我们称为近声焊，大于6.3mm时，则称为远场
焊。
如图：
一般来讲，像普通的塑胶材料，超声线和焊头距离越近越好，那样更加容易产生焊接，但有些特殊材料则只能使用远场焊来进行焊接，如玻璃，无定形材料。
因为使用近场焊容易会合零件产生裂纹或是其它损坏。
所以就TONY那题我个人认为单从其超声效果上来看是
一样的。
没有明显差别。
超声熔接焊就给各位介绍到这里了，相信各位还有听说过超声紧压焊，超声埋塑焊，超声剪切焊，超声斜坡焊等等，其实原理和超声熔接焊的原理差不多，只是在超声线结构及超声波能量上有些不同，在此，就不做介绍了，以后有用到的朋友，可以和我私下交谈~~^^
三：塑胶的旋转焊接
本来是不想在这里介绍的，但昨天看到abspom网友在设计齿轮组时有犯过此错误，大家还是吸取一下他的经验，避免后续工作中也
有类似低级错误发生
(/bbs/thread-10595-1-2.html)。
他的问题如
图：
为什么他设计的齿轮组会卡死呢？我们先假设他的齿轮组在参数方面没有问题，实际上他的这个设计就是一个旋转焊接装置。
我们首先
来看一下旋转焊接的原理图：
由上图我们不难明白旋转焊接的原理，它属于摩擦焊接工艺，是由塑胶两接触面相互旋转摩擦，产生高温将焊面熔化，瞬间由气动筒将两零件压合在一起，塑胶冷却后，焊接就完成了。
但这种工艺只用于环形制件，且其精度又不及超声波焊，所以其
用途很有局限性。
再看看abspom网友的齿轮组，知道为什么会转不动了吧^^.两塑胶零件反向相互受力摩擦，不粘在一起才怪呢~
.
关天焊接，就介绍这么多了，水平有限，还待各位修正。
最后希望会对各位兄弟在产品设计中在超声线设计上有一些启发，也希望各位兄
弟都成为工程师的战斗机~~
. . .。