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超声波的特性从超声波焊接的角度,超声波具有三个非常重要的特性,这三个特性与超声波的焊接质量密切相关,是超声波焊接过程中发生的诸多现象的根源。焊接部位难以清理的焊件,选用氧化性强的,对氧化皮和油污不敏感的酸性焊条,以免产生气孔等缺陷。理解这三个特性有助于理解超声波焊接的工艺要求,产品设计工程师从而可以正确的设计超声波焊接结构来满足超声波焊接的工艺要求,提高超声波的焊接质量。超声波的三个特性、产生的焊接现象、及其对塑胶件结构设计要求如表1所示:1)能量大;2焊接套件(weldingstack)/声能系统焊接套件提供超声机械振动,一般由换能器、变幅杆、焊头三部分组成,在变幅杆中部固定在焊接压力机上。超声波能够产生的比声波大得多的能量,这是超声波能够对塑胶件件进行焊接的基础,同时这也是超声波焊接强度较高的根本原因;正由于其产生巨大能量的能力,超声波甚至能够进行金属零件的焊接;而在另一个方面,恰恰由于能量大,超声波有可能对焊接界面造成;同时可能对塑胶件其它部位或者塑胶件上已经装配的其它零部件造成损坏。2)方向性好,几乎是直线传播;由于超声波的波长很短,衍射效应不显著,所以可以近似地认为超声波是沿直线传播,即传播的方向性好,容易得到定向而集中的超声波束。因此,这要求超声波焊头与焊接零件保持足够大的接触面积,保证超声波能能够传导到焊接界面。二、熔接时间过长:塑料产品因接收过长时间的热能,不仅使塑料材质熔化,更进而造成塑料***焦化现象,产生砂孔,水或气即由此砂孔渗透而出。同时,如果在传播方向上存在孔洞等,超声波就难绕过孔洞传导能量,这也是超声波结构设计时需要注意的地方。3)衰减性;尽管超声波的穿透能力强,但超声波在物体里传播始终都存在着衰减,传播的距离越远,能量衰减越厉害。另外,在不同的塑料中,超声波能量的衰减程度不一致。遇到此问题时,要按以下步骤操作焊接效果才达标:1:先装好上模,测试上模具的频率对不对。例如,在无定形塑料中,如ABS,其能量衰减程度较小,两个ABS塑胶件即使是远程焊接也能保证焊接质量;在半结晶塑料中,如PA66,超声波能量衰减程度大,超声波传播距离较短,很难保证远程焊接的质量。影响塑料超声波焊接性能的其它因素润滑剂润滑剂例如蜡、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸和脂肪酸等被加入到塑料中用于提高流动性和增加注塑性能。但是,在超声波焊接时,润滑剂会减小焊接界面的摩擦系数,从而影响塑料的超声波焊接性能。填充剂为了提高塑料的机械性能,塑料中会加入填充剂,常用的填充剂如玻璃纤维、碳纤维、滑石粉以及碳酸钙等。玻璃纤维添加到塑料中用于提高塑料的机械强度和尺寸稳定性。普通的矿物质填充剂,如玻璃纤维和滑石粉,会提高塑料传导振动的能力,提高塑料的超声波的焊接性能,特别是对于半结晶塑料。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部,在该区域,振动能量被通过摩擦方式转换成热能,将需要焊接的部件区域熔化。一般来说,10%~20%的玻璃纤维会显著提高塑料的超声波焊接性能。但是,当比例过大会带来其它问题。例如,填充剂的比例为30%,但在局部的焊接界面,真实的比例可能已经超过30%,使得在焊接界面没有足够的塑料熔化而获得理想的焊接质量。当填充剂比例超过40%时,很有可能在焊接界面不可焊接的材料比可焊接的材料还多,这就意味着超声波焊接性能会变得很差。回料由于塑料的可回收性和降低零件材料成本,在塑料中常常会加入回料。超声波焊接允许在塑料中加入回料,因为回料本身是同一种塑料。焊头的形状至关重要,因为焊头的轴向膨胀和收缩产生的应力会在高振幅情况下造成开裂。但是,回料的比例不能过大,而且回料不能是已经降解的、或者被污染的,否则会出现焊接质量问题。为了保证焊接的质量,建议回料的比例越少越好。色素色素对塑料的超声波焊接性能影响较小,除非色素的比例过高。相比其它颜色,白色和黑色通常需要添加更多的色素,有可能带来一些焊接问题。同一种塑料的不同颜色可能需要不同的焊接参数,可以通过调机来获得。塑料等级塑料等级对塑料的超声波焊接性能具有很大的影响。同一种塑料的不同等级可能会有不同的熔点和不同的流动特性。超声波焊接后产品零件损坏的原因分析1).超声波焊接机功率太强造成;2).相反在有些情况下需要加强超声波的能量,使高能量的超声波在尽可能短的时间内完成焊接,较短的时间不足以对产品结构造成***;3).超声波变幅杆能量输出太强;4).底模治具受力点悬空,受超声波传导振动而***;5).塑料制品高、细成底部直角,而未设缓冲疏导能量的R角,致使应力集中而造成***;6).不正确的超声波加工条件.7).塑料产品之柱或较脆弱部位,开置于塑料模分模在线。)
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