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塑胶零件的超声波焊接导熔线设计

2021-04-13 10:02
超声波焊接是利用超声波振动频率,接触摩擦产生热能而使两个塑胶件在焊接界面熔融而固定在一起。超声波焊接是一种快捷、干净、有效的装配工艺,用于满足塑胶件高强度的装配要求,是广泛使用的一种先进装配技术,适用于多种类型塑胶件的装配。正常情况下,超声波焊件具有较高的抗拉强度,可以取代溶剂粘胶及机械紧固等装配方法,同时还可以具有防水、防潮的密封效果。

合理的超声波塑胶结构设计,对超声波焊接工艺可以起到事半功倍的影响,超声波焊接时,两个塑胶件的初始接触面积必须足够小,以集中能量,同时减少塑料熔化和熔合所需的总体能量。 导熔线( 或称导熔线柱、超声线) 即是这样的一种结构,超声波焊接导熔线的作用是为了更方便有效地进行超声波焊接,而预置在塑胶结合面上的增加一种尖而细的线型结构(边长为0.3mm等边三角形),也称作超声波焊接线。 超声波导熔线形状多设计成等腰三角形或者半圆弧形,不过与等腰三角形截面积相同的半圆弧形超声焊接线其高度比等腰三角形超声焊接线的高度低,在超声波能量低时,不易出现超声虚焊,且半圆弧形截面的超声焊接线能使超声波能量均匀分配在焊接区域各部位,最大限度地利用超声波焊接机所产生的压力和释放的能量。 既节约能源,又能保证塑胶件狭小空间内的焊接区域各部位都牢固连接、美观;同时,在填充料量足够的前提下,可以节省焊接空间,非常适用于狭小的焊接空间,还可以节省超声线设计的空间,提高单位面积设计空间的有效利用率。 很多塑胶件通过超声波焊接后需要达到水气密的要求,这时候超声波焊线的设计尤为重要。一方面超声波焊线的设计使得焊接更为轻松(接触面少),另一方面由于挤出的只是焊线部分的胶量,再配合塑料结构,焊接后不会出现溢胶过重的状况,主要的是可以达到水气密。下图为常见的超声波焊接线设计:
常见的超声波焊接线设计
超声波导熔线的优点包括:
( 1) 增加焊接的强度,减少虚焊。导熔线利于两个塑胶件的熔合,可提高焊接的强度。使用导熔线的超声波焊接如果发生虚焊,则两个塑胶件之间会出现断差,很容易发现虚焊的缺陷、继而避免虚焊的产生; 而没有导熔线的超声波焊接如果发生了虚焊,则很难通过外观进行辨别。
( 2) 减少溢料,提高外观。超声波导熔线使得焊头与塑胶件的接触时间缩短,因此较少溢胶。另外,由于焊接区域变小,避免了材料堆积 从而减少溢胶。通过合理的导熔线及焊接结构设计,超声波焊接可以具有高品质的外观。
( 3) 缩短焊接时间。导熔线可减少塑料熔化和熔合所需的总体能量,继而缩短焊接时间,下图所示为无导熔线与有导熔线的焊接时间对比,使用导熔线的焊接塑料更早熔化和熔合成一体。同时,焊接时间的缩短有助于避免塑胶件长时间焊接而引起的过焊问题。如图所示:
塑胶零件的超声波焊接导熔线设计

超声波焊接技术被广泛应用与各个领域,技术也在不断的实践中逐渐成熟,在超声波塑料焊接过程中,针对设备型号选用,焊料选用及超声波焊接导熔线的设计都将影响焊接品质。因此在导入超声波塑料焊接前要对相关进行严密把控以便提升塑料焊接质量。