超聲波焊接常見缺陷及處理辦法

1、超聲波焊接常見缺陷及處理辦法一、強度無法達到欲求標準。 當然我們必須了解超音波熔接作業(yè)的強度絕不可能達到一體成型的強度，只能說接近于一體成型的強度，而其熔接強度的要求標準必須仰賴于多項的配合，這些配合是什么呢？ 塑料材質(zhì)：ABS與ABS相互相熔接的結果肯定比ABS與PC相互熔 接的強度來的強，因為兩種不同的材質(zhì)其熔點也不會相同，當然熔接的強度也不可能相同，雖然我們探討ABS與PC這兩種材質(zhì)可否相互熔接？我們的答案是絕對可以熔接，但是否熔接后的強度就是我們所要的？那就不一定了！而從另一方面思考假使ABS與耐隆、PP、PE相熔的情形又如何呢？如果超音波HORN瞬間發(fā)出150度的熱能，雖然ABS材質(zhì)

2、己經(jīng)熔化，但是耐隆、PVC、PP、PE只是軟化而已。我們繼續(xù)加溫到270度以上，此時耐隆、PVC、PP、PE已經(jīng)可達于超音波熔接溫度，但ABS材質(zhì)已解析為另外分子結構了！由以上論述即可歸納出三點結論： .相同熔點的塑料材質(zhì)熔接強度愈強。 .塑料材質(zhì)熔點差距愈大，熔接強度愈小。 .塑料材質(zhì)的密度愈高（硬質(zhì)）會比密度愈低（韌性高）的熔接強度高。 二、制品表面產(chǎn)生傷痕或裂痕。 在超音波熔接作業(yè)中，產(chǎn)品表面產(chǎn)生傷痕、結合處斷裂或有裂痕是常見的。因為在超音波作業(yè)中會產(chǎn)生兩種情形：1.高熱能直接接觸塑料產(chǎn)品表面2.振動傳導。所以超音波發(fā)振作用于塑料產(chǎn)品時，產(chǎn)品表面就容易發(fā)生燙傷，而1m/m以內(nèi)肉厚較薄之塑

3、料柱或孔，也極易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，這是超音波作業(yè)先決現(xiàn)象是無可避免的。而在另一方面，有因超音波輸出能量的不足(分機臺與HORN上模)，在振動摩擦能量轉換為熱能時需要用長時間來熔接，以累積熱能來彌補輸出功率的不足。此種熔接方式，不是在瞬間達到的振動摩擦熱能，而需靠熔接時間來累積熱能，期使塑料產(chǎn)品之熔點到達成為熔接效果，如此將造成熱能停留在產(chǎn)品表面過久，而所累積的溫度與壓力也將造成產(chǎn)品的燙傷、震斷或破裂。是以此時必須考慮功率輸出(段數(shù))、熔接時間、動態(tài)壓力等配合因素，來克服此種作業(yè)缺失。 解決方法： 1.降低壓力。 2.減少延遲時間（提早發(fā)振)）。 3.減少熔接時間。 4.引用介質(zhì)覆蓋（如袋）。 5.

4、模治具表面處理（硬化或鍍鉻）。 6.機臺段數(shù)降低或減少上模擴大比。 7.易震裂或斷之產(chǎn)品，治具宜制成緩沖，如軟性樹脂或覆蓋軟木塞等（此項指不影響熔接強度）。 8.易斷裂產(chǎn)品于直角處加角。 三、制品產(chǎn)生扭曲變形。 發(fā)生這種變形我們規(guī)納其原因有三： 1.本體與欲熔接物或蓋因角度或弧度無法相互吻合. 2.產(chǎn)品肉厚薄(2m/m以內(nèi))且長度超出60m/m以上. 3.產(chǎn)品因射出成型壓力等條件導致變形扭曲.所以當我們的產(chǎn)品經(jīng)超音波作業(yè)而發(fā)生變形時，從表面看來好像是超音波熔接的原因，然而這只是一種結果，塑料產(chǎn)品未熔接前的任何因素，熔接后就形成何種結果。如果沒有針對主因去探討，那將耗費很多時間在處理不對癥下藥的

5、問題上，而且在超音波間接傳導熔接作業(yè)中(非直熔)，6kg以下的壓力是無法改變塑料的軔性與慣性。所以不要嘗試用強大的壓力，去改變?nèi)劢忧暗淖冃?熔接機最高壓力為6kg)，包含用模治具的強迫擠壓。或許我們也會陷入一個盲點，那就是從表面探討變形原因，即未熔接前肉眼看不出，但是經(jīng)完成超音波熔接后，就很明顯的發(fā)現(xiàn)變形。其原因乃產(chǎn)品在熔接前，會因導熔線的存在，而較難發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品本身各種角度、弧度與余料的累積誤差，而在完成超音波熔接后，卻顯現(xiàn)成肉眼可看到的變形。 解決方法： 1.降低壓力（壓力最好在 2kg以下）。 2.減少超音波熔接時間（降低強度標準）。 3.增加硬化時間（至少 0.8秒以上）。 4.分析超音波

6、上下模是否可局部調(diào)整（非必要時）。 5.分析產(chǎn)品變形主因，予以改善。 四、制品內(nèi)部零件破壞 超音波熔接后發(fā)生產(chǎn)品破壞原因如下： 1.超音波熔接機功率輸出太強. 2.超音波能量擴大器能量輸出太強. 3.底模治具受力點懸空，受超音波傳導振動而破壞. 4.塑料制品高、細成底部直角，而未設緩沖疏導能量的R角. 5.不正確的超音波加工條件.解決方法： 1.提早超音波發(fā)振時間（避免接觸發(fā)振）。 2.降低壓力、減少超音波熔接時間（降低強度標準）。 3.減少機臺功率段數(shù)或小功率機臺。 4.降低超音波模具擴大比。 5.底模受力處墊緩沖橡膠。 6.底模與制品避免懸空或間隙。 7.HORN（上模）掏孔后重測頻率。

7、8.上模掏孔后貼上富彈性材料。 五、產(chǎn)品產(chǎn)生溢料或毛邊 超音波熔接后產(chǎn)品發(fā)生溢料或毛邊原因如下： 1.超音波功率太強. 2.超音波熔接時間太長. 3.空氣壓力（動態(tài)）太大. 4.上模下壓力(靜態(tài))太大. 5.上模(HORN)能量擴大比率太大. 6.塑料制品導熔線太外側或太高或粗.上述六項為造成超音波熔接作業(yè)后產(chǎn)品發(fā)生溢料毛邊的原因，然而其中最關鍵性的是在第六項超音波的導熔線開設，一般在超音波熔接作業(yè)中，空氣壓力大約在24kg范圍，根據(jù)經(jīng)驗值最佳的超音波導熔線，是在底部0.40.6m/m×高度0.30.4m/m如：此型，尖角約呈60°，超出這個數(shù)值將導至超音波熔接時間、壓力、

8、機臺或上模功率的升高，如此就形成上述16項造成溢料與毛邊的原因。 解決方法： 1.降低壓力、減少超音波熔接時間（降低強度標準）。 2.減少機臺功率段數(shù)或小功率機臺。 3.降低超音波模具擴大比。 4.使用超音波機臺微調(diào)定位固定。 5.修改超音波導熔線。 六、產(chǎn)品熔接后尺寸無法控制于公差內(nèi) 在超音波熔接作業(yè)中，產(chǎn)品無法控制于公差范圍有其下述原因： 1.機臺穩(wěn)定性(能量轉換未增設安全系數(shù)). 2.塑料產(chǎn)品變形量超出超音波自然熔合范圍. 3.治具定位或承受力不穩(wěn)定. 4.超音波上模能量擴大輸出不配合. 5.熔接加工條件未增設安全系數(shù).解決方法： 1.增加熔接安全系數(shù)（依序由熔接時間、壓力、功率）。 2

9、.啟用微調(diào)固定螺絲（應可控制到 0.02m/m）。 3.檢查超音波上模輸出能量是否足夠（不足時增加段數(shù)）。 4.檢查治具定位與產(chǎn)品承受力是否穩(wěn)合。 5.修改超音波導熔線。 超聲波塑料焊接水、氣密導熔線（焊線）設計 我們欲求產(chǎn)品達到水、氣密的功能時，定位與超聲波導熔線是成敗的重要關鍵，所以在產(chǎn)品設計時的考慮，如：定位、材質(zhì)、肉厚，與超聲波導熔線的對應比例有絕對的關系。在一般水、氣密的要求，導熔線高度應在 0.50.8m/m之范圍（視產(chǎn)品肉厚而定），如低于0.5m/m以下，要達到水氣密的功能，除非定位設定要非常標準，而且肉厚有 5 m/m以上，否則效果不佳。一般要求水氣密的產(chǎn)品其定位與超音波導熔線

10、的方式如下： 斜 切 式 ：適合水密性及大型產(chǎn)品之熔 接，接觸面角度 =45°， x=w/2，d=0.30.8mm為佳。 階梯尖式：適合水密性及防止外凸或龜裂之方法，接觸面的角度= 45°，x=w/2，d=0.30.8mm為佳。 峰谷尖式：適合水密性且高強度熔接，d=0.30.6mm內(nèi)側接觸面之高度 h依形狀大小而有變化，但 h約在12mm左右。 產(chǎn)品實施超聲波作業(yè)無法達到水、氣密，除了超聲波導熔線、治具定位、產(chǎn)品本身定位等因素外，超聲波設定的條件也是一項主因。我們在此更深入探討引響水氣密的另一原因（熔接條件），在我們實施超音波熔接作業(yè)時，求效率求快是最基本目標，但往往也忽略了其求效率的要領，正