超聲波塑料焊接機(jī)焊接產(chǎn)品時(shí)常會(huì)遇到一些不良問題，其影響生產(chǎn)的進(jìn)程及產(chǎn)品 塑膠制品表面損壞！

塑膠產(chǎn)品產(chǎn)生溢料或毛邊！塑膠產(chǎn)品焊接后拉力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)！

是什么原因會(huì)導(dǎo)致超聲焊接過程中各種不良的發(fā)生呢？小編帶大家探討一下怎樣獲得高品質(zhì)的塑料超聲波焊接？

超聲波焊接的影響因素----魚骨圖：

1超聲焊接對(duì)原材料的要求

說到超聲波焊接不得不先提一下它對(duì)各種樹脂的要求，其最主要的因素包括聚合物結(jié)構(gòu)、熔化溫度、柔韌性（硬度）、化學(xué)結(jié)構(gòu)。

聚合物結(jié)構(gòu)：

將單體結(jié)合在一起的過程稱為“聚合”，聚合物基本可分為兩大類：熱塑性和熱固性。

熱塑性材料加熱成型后還可以重新再次軟化和成型，基所經(jīng)歷的只是狀態(tài)的變化而已-這種特性使決定了熱塑性材料超聲波壓合的適應(yīng)性。按分子結(jié)構(gòu)可分為：非結(jié)晶聚合物、半結(jié)晶型聚合物.⊙ 非結(jié)晶聚合物分子排列無序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化及至流動(dòng)的溫度（Tg玻璃化溫度）。這類樹脂通常能有效傳輸超聲振動(dòng)并在相當(dāng)廣泛的壓力/振幅范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的焊接。⊙ 半結(jié)晶型聚合物分子排列有序，有明顯的熔點(diǎn)（Tm熔化溫度）和再度凝固點(diǎn)。固態(tài)的結(jié)晶型聚合物是富有彈性的，能吸收部分高頻機(jī)械振動(dòng)。所以此類聚合物是不易于超聲波振動(dòng)能量傳至壓合面，難焊接。

熱固性材料是通過不可逆反的化學(xué)反應(yīng)生成的，再次加熱或加壓均不能使已成型的熱固性產(chǎn)品軟化，所以傳統(tǒng)上一直認(rèn)為熱固性材料是不適合使用超音波的。

材料相融性

影響焊接效果的其他因素

有吸水特性的材料,例如：聚碳酸脂、聚砜、尼龍。塑料加入混合物料后因應(yīng)注意混合物的比例有問題的脫模劑 ： 硅脂類、 特富龍、 內(nèi)部潤(rùn)滑劑、色粉、再生料、防火劑等。

2超聲設(shè)備與夾具設(shè)計(jì)對(duì)焊接效果的影響

超聲機(jī)主要部件：換能器、調(diào)幅器、焊頭.

調(diào)幅器和焊頭的主要材質(zhì)為：鈦合金 或鋁合金。

根據(jù)產(chǎn)品大小選擇適當(dāng)頻率的焊接機(jī)，下表為不同頻率焊接機(jī)能匹配的最大焊頭尺寸。

焊接頭表面振幅設(shè)計(jì)

焊接頭表面振幅 =

換能器表面振幅 x 調(diào)幅器增益 x 焊接頭增益

塑料加工中所用的超聲波，現(xiàn)有的幾種 工作頻率有15KHZ，20KHZ，30KHZ， 40KHZ。下表為塑料在不同頻率的焊接機(jī)中的振幅需求，焊頭設(shè)計(jì)的表面振幅需在焊接基材的振幅范圍內(nèi)。

3塑料件的結(jié)構(gòu)

為了獲得完美的產(chǎn)品外觀、牢固可靠的焊點(diǎn)，必須遵循三個(gè)主要設(shè)計(jì)方向：

最初接觸的兩個(gè)表面必須小，以便將所需能量集中，并盡量減少所需要的總能量（即焊接時(shí)間）來完成熔接。找到適合的固定和對(duì)齊的方法，如塑料件的接插孔、臺(tái)階或企口之類。焊頭需直接接觸并覆蓋全部焊接區(qū)域，以滿足焊接點(diǎn)所需的能量傳導(dǎo)。

整體塑料件的結(jié)構(gòu)

塑料件必須有一定的剛性及足夠的壁厚，太薄的壁厚有一定的危險(xiǎn)性，超聲波焊接時(shí)是需要加壓的，一般氣壓為2-6kgf/cm2 。所以塑料件必須保證在加壓情況下基本不變形。如遇罐狀或箱形塑料等，在設(shè)計(jì)時(shí)可以在罐狀頂部加厚塑料件 、增加加強(qiáng)筋、焊頭中間位置避空等方式防止接觸焊頭的表面燒傷、穿孔的情況。

注塑件內(nèi)部或外部表面附帶的突出或細(xì)小件會(huì)因超聲波振動(dòng)產(chǎn)生影響而斷裂或脫落，需通過在附屬物與主體相交的地方加一個(gè)大的R角或加加強(qiáng)筋或增加附屬物的厚度與直徑等方式盡可能減小或消除這種問題。

為防止超聲波傳遞過程中會(huì)產(chǎn)生干擾和衰減，焊接區(qū)上方與焊頭接觸點(diǎn)，塑料件避免設(shè)計(jì)孔和間隙。

近距離焊接指被焊接位距離焊頭接觸位在6mm以內(nèi)，遠(yuǎn)距離焊接則大于6mm，超聲波焊接中的能量在塑料件傳遞時(shí)會(huì)被衰減地傳遞。衰減在低硬底塑料里也較厲害，因此，設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意要讓足夠的能量傳到加工區(qū)域。遠(yuǎn)距離焊接，對(duì)硬膠（如PS，ABS，AS，PMMA）等比較適合，一些半晶體塑料（如POM，PETP，PBTB，PA）通過合適的形狀設(shè)計(jì)也可用于遠(yuǎn)距離焊接。

塑料件焊頭接觸面的設(shè)計(jì)注塑件可以設(shè)計(jì)成任何形狀，但是超聲波焊頭并不能隨意制作。形狀、長(zhǎng)短均可能影響焊頭頻率、振幅等參數(shù)。焊頭的設(shè)計(jì)需要有一個(gè)基準(zhǔn)面，即按照其工作頻率決定的基準(zhǔn)頻率面。基準(zhǔn)頻率面一般占到焊頭表面的70%以上的面積，所以，注塑件表面的突超等形狀最好小于整個(gè)塑料面的30%。塑料件焊頭接觸面至少大于熔接面，且盡量對(duì)正焊接位，過小的焊頭接觸面，會(huì)引起較大損傷和變形，以及不理想的熔接效果。

4焊接線設(shè)計(jì)

焊接線是超聲波直接作用熔化的部分，其基本的兩種設(shè)計(jì)方式： 能量導(dǎo)向 、剪切設(shè)計(jì) 。

能量導(dǎo)向能量導(dǎo)向是一種典型的在將被子焊接的一個(gè)面注塑出突超三角形柱，能量導(dǎo)向的基本功能是：集中能量，使其快速軟化和熔化接觸面。能量導(dǎo)向允許快速焊接，同時(shí)獲得最大的力度，在這種導(dǎo)向中，其材料大部分流向接觸面，能量導(dǎo)向是非晶態(tài)材料中最常用的方法。

能量導(dǎo)向柱的設(shè)計(jì)方式及尺寸如下圖：一般在超音波熔接作業(yè)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值最佳的超音波導(dǎo)熔線高度0.3~0.4mm 如：此型Δ，尖角約呈60°或90°；在一般水、氣密的要求，導(dǎo)熔線高度應(yīng)在 0.5~0.8mm 之范圍（視產(chǎn)品肉厚而定），如低于0.5mm以下，要達(dá)到水氣密的功能，除非定位設(shè)定要非常標(biāo)準(zhǔn)，而且肉厚有 5 mm 以上，否則效果不佳。

超聲焊接上下殼對(duì)位方式的設(shè)計(jì)

上下塑料件在焊接過程中都要保證對(duì)位準(zhǔn)確，限位高度一般不低于1mm，上下塑料平行檢動(dòng)位必須很小，一般小于0.05mm。

定位方式一般為：插銷定位、臺(tái)階定位。

剪切式設(shè)計(jì)

在半晶體塑料（如尼龍、乙縮醛、聚丙烯、聚乙烯和熱塑聚脂）的熔接中一般采用剪切連接的設(shè)計(jì)，首先是熔化小的和最初觸的區(qū)域來完成焊接，然后當(dāng)零件嵌入到下起時(shí)，繼續(xù)沿著其垂直壁，用受控的接觸面來融化。如下圖所示，這樣可能性獲得強(qiáng)勁結(jié)構(gòu)或很好的密封效果，因?yàn)榻缑娴娜刍瘏^(qū)域不會(huì)讓周圍的空氣進(jìn)來。由于此原因，剪切連接尤其對(duì)半晶體樹脂非常有用。

剪切連接的熔接深度是可以調(diào)節(jié)的，深度不同所獲得的強(qiáng)度不同，熔接深度一般建議為0.8-1.5mm，當(dāng)塑件壁厚及較厚及強(qiáng)度要求高時(shí)，熔接深度建議為1.25X壁厚。 剪切連接要求一個(gè)塑料壁面有足夠強(qiáng)度能支持及防止焊接中的偏差，有需要時(shí)，底模的支撐高于焊接位，提供輔助的支撐.

5超聲波焊接制程控制

在超音波熔接作業(yè)中，產(chǎn)品表面產(chǎn)生傷痕、結(jié)合處斷裂或有裂痕、產(chǎn)生溢料或毛邊、熔接后尺寸無法控制于公差內(nèi)等不良時(shí)，首先要檢查設(shè)備參數(shù)控制，并通過合理的實(shí)驗(yàn)來優(yōu)化執(zhí)行參數(shù)（預(yù)壓力、下降速度、延遲時(shí)間、熔接時(shí)間、引用介質(zhì)覆蓋（如ＰＥ袋）、模治具表面處理（硬化或鍍鉻）、機(jī)臺(tái)段數(shù)降低或減少上模擴(kuò)大比等），以獲得良好的品質(zhì)。

超聲波在塑料件中傳播，塑料件或多或少對(duì)超聲波能量有吸收和衰減，從而對(duì)超聲加工效果產(chǎn)生一定的影響，塑料一般有非晶體材料之分，按硬度有硬膠和軟膠之分，還有模數(shù)的區(qū)分，通俗地來說，硬度高，低熔點(diǎn)的塑料超聲加工性能優(yōu)于硬度低、高熔點(diǎn)的塑料。因此，這就牽涉到超聲波加工距離的遠(yuǎn)近問題，