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超聲波焊接線的設計及超聲波焊接機的調試

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文章來源：超聲波焊接機超聲波金屬焊接機超聲波塑料焊接機熱板焊接機無紡布焊接機高頻焊接機超聲波焊接網　　添加人：無錫尼可超聲波劉緒軍　　添加時間：2008-06-25 08:49:45

超聲波熔接技術經驗解析
1.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：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瞬間發出150度的熱能，雖然ABS材質己經熔化，但是耐隆、PVC、PP、PE只是軟化而已。我們繼續加溫到270度以上，此時耐隆、PVC、PP、PE已經可達于超音波熔接溫度，但ABS材質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：
１.相同熔點的塑料材質熔接強度愈強。
２.塑料材質熔點差距愈大，熔接強度愈小。
３.塑料材質的密度愈高（硬質）會比密度愈低（韌性高）的熔接強度高。

２.制品表面產生傷痕或裂痕。
在超音波熔接作業中，產品表面產生傷痕、結合處斷裂或有裂痕是常見的。因為在超音波作業中會產生兩種情形：1.高熱能直接接觸塑料產品表面　2.振動傳導。所以超音波發振作用于塑料產品時，產品表面就容易發生燙傷，而1m/m以內肉厚較薄之塑料柱或孔，也極易產生破裂現象，這是超音波作業先決現象是無可避免的。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，期使塑料產品之熔點到達成為熔接效果，如此將造成熱能停留在產品表面過久，而所累積的溫度與壓力也將造成產品的燙傷、震斷或破裂。是以此時必須考慮功率輸出(段數)、熔接時間、動態壓力等配合因素，來克服此種作業缺失。

解決方法：
1.降低壓力。
2.減少延遲時間（提早發振)）。
3.減少熔接時間。
4.引用介質覆蓋（如ＰＥ袋）。
5.模治具表面處理（硬化或鍍鉻）。
6.機臺段數降低或減少上模擴大比。
7.易震裂或斷之產品，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.易斷裂產品于直角處加Ｒ角。

3.制品產生扭曲變形。
發生這種變形我們規納其原因有三：
1.本體與欲熔接物或蓋因角度或弧度無法相互吻合.

2.產品肉厚薄(2m/m以內)且長度超出60m/m以上.
3.產品因射出成型壓力等條件導致變形扭曲.
所以當我們的產品經超音波作業而發生變形時，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問題上，而且在超音波間接傳導熔接作業中(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，去改變熔接前的變形(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，但是經完成超音波熔接后，就很明顯的發現變形。其原因乃產品在熔接前，會因導熔線的存在，而較難發現產品本身各種角度、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.分析超音波上下模是否可局部調整（非必要時）。
5.分析產品變形主因，予以改善。

4.制品內部零件破壞
※超音波熔接后發生產品破壞原因如下：
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.
6.塑料產品之柱或較脆弱部位，開置于塑料模分模在線.
所以當我們的產品經超音波作業而發生變形時，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問題上，而且在超音波間接傳導熔接作業中(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，去改變熔接前的變形(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，但是經完成超音波熔接后，就很明顯的發現變形。其原因乃產品在熔接前，會因導熔線的存在，而較難發現產品本身各種角度、弧度與余料的累積誤差，而在完成超音波熔接后，卻顯現成肉眼可看到的變形。

解決方法：
1.提早超音波發振時間（避免接觸發振）。
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。
8.上模掏孔后貼上富彈性材料。

５.產品產生溢料或毛邊
※超音波熔接后產品發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）太大.
4.上模下壓力(靜態)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后產品發生溢料毛邊的原因，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中，空氣壓力大約在2~4kg范圍，根據經驗值最佳的超音波導熔線，是在底部0.4~0.6m/m×高度0.3~0.4m/m 如：此型Δ，尖角約呈60°，超出這個數值將導至超音波熔接時間、壓力、機臺或上模功率的升高，如此就形成上述1~6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定位固定。
5.修改超音波導熔線。

６.產品熔接后尺寸無法控制于公差內
※在超音波熔接作業中，產品無法控制于公差范圍有其下述原因：
1.機臺穩定性(能量轉換未增設安全系數).
2.塑料產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.

解決方法：

1.增加熔接安全系數（依序由熔接時間、壓力、功率）。
2.啟用微調固定螺絲（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）。
4.檢查治具定位與產品承受力是否穩合。
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，所以在產品設計時的考慮，如：定位、材質、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 0.5~0.8m/m 之范圍（視產品肉厚而定），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品其定位與超音波導熔線的方式如下：

斜切式：適合水密性及大型產品之熔接，接觸面角度 =45°， x=w/2，d=0.3~0.8mm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=0.3~0.8mm為佳。

峰谷尖式：適合水密性且高強度熔接，d=0.3~0.6mm　內側接觸面之高度 h 依形狀大小而有變化，但 h 約在1~2mm左右。

　※以上三種為水氣密超聲波導熔線設計法。

　　產品實施超聲波作業無法達到水、氣密，除了超聲波導熔線、治具定位、產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，正常有兩種現象出現：
一、下降速度、緩沖太快：此一形成的速度，使動態壓力加上重力加速度將把超聲波導熔線壓扁，使導熔線無法發揮導熔的作用，形成假相熔接。
二、熔接時間過長：塑料產品因接收過長時間的熱能，不僅使塑料材質熔化，更進而造成塑料組織焦化現象，產生砂孔，水或氣即由此砂孔滲透而出。這是一般生產技術者最不易發現之處。

無錫尼可超聲波設備有限公司聯系人：劉緒軍手機：13771501564傳真：0510-88213215E-MAIL：nicle00@163.com　地址：無錫市錫山經濟開發區團結中路58號（春象工業園）

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