超聲波焊接技術講座-經典

1、2021/8/21先力超聲波有很公司超聲波技術及應用講座資料超聲波技術及應用講座資料聯(lián)絡人聯(lián)絡人:劉永彥，張偉林劉永彥，張偉林地址地址:深圳市，尨華鎮(zhèn)工業(yè)東路深圳市，尨華鎮(zhèn)工業(yè)東路175號鵬峰發(fā)工業(yè)園號鵬峰發(fā)工業(yè)園2棟棟1樓樓電話電話機手機136998920232021/8/22主要講座內容一)超聲波焊接超聲波基本原理應用范圍聚合體材料焊接工件導向設計/塑膠件設計模具技術2021/8/23什么是超聲波？q超聲波是一種超出人聽覺范圍的振動機械能。超聲波是一種超出人聽覺范圍的振動機械能。q一般人的聽覺范圍不會超過一般人的聽覺范圍不會超過18.

2、5KHz18.5KHz。q焊機的工作頻率為焊機的工作頻率為20KHz,30KHz20KHz,30KHz和和40KHz40KHz。2021/8/24超超 聲聲 焊焊 接接 超聲振動 表面和分子間摩擦 受熱-熔化-焊接 2021/8/252021/8/26系 統(tǒng) 組 件s 發(fā)生器發(fā)生器s 控制器控制器s 支架支架s 換能器換能器s 調幅器調幅器s 焊頭焊頭s 夾具夾具2021/8/27壓強壓強下降速率下降速率力X頻率頻率X振幅振幅速率因素速率功率因素功率因素 能量能量 = 功率功率 X 時間時間力可以改變2021/8/28超聲波焊接機2021/8/29汽車2021/8/210家電2021/8/21

3、1醫(yī)療2021/8/212包裝2021/8/213玩具2021/8/214紡織2021/8/215超聲波六個主要應用技術 熔接 鉚焊 嵌插焊 點焊 成形焊 去澆口2021/8/216超超 聲聲 熔熔 接接 超聲振動 表面和分子間摩擦 受熱-熔化-焊接 2021/8/2172021/8/2182021/8/219鉚焊鉚焊2021/8/220標 準 輪 廓 焊頭焊頭 焊焊 前前 焊焊 后后D = 柱頭直徑柱頭直徑鉚焊鉚焊2021/8/221丘 形 柱 鉚焊鉚焊 焊 前 焊 后D = 圓柱直徑1.5D0.5D2021/8/222鋸齒鉚焊 鉚焊鉚焊 焊 前 焊 后2021/8/223平齊鉚焊 鉚焊鉚焊

4、 焊 前 焊 后2021/8/224鉚焊鉚焊2021/8/225鉚焊鉚焊2021/8/2262021/8/227嵌焊嵌焊2021/8/228對于垂直孔洞的直紋和導入對于垂直孔洞的直紋和導入2021/8/2292021/8/230點焊點焊2021/8/2312021/8/2322021/8/233 焊 前 焊 后焊 頭成形焊成形焊2021/8/2342021/8/2352021/8/236去 澆 口往復折彎運動機械振動標準波形去澆口去澆口2021/8/237正確的澆口設計不正確的澆口設計 澆 口 設 計去澆口去澆口澆口區(qū)域相接觸的熔化區(qū)光滑的澆口區(qū)2021/8/238去澆口去澆口2021/8/2

5、39高 聚 物之之焊 接 特 性2021/8/240高聚物分類 熱固型塑料熱固型塑料 熱塑性塑料熱塑性塑料2021/8/241物 理 結 構o 半結晶型o 無定型2021/8/242結結 構構無無 定定 形形半結晶型半結晶型2021/8/243溫度比熱圖比熱溫度半結晶型無定形Tg Tm2021/8/244近區(qū)和遠區(qū)焊接 近區(qū)近區(qū)第一選擇第一選擇遠區(qū)遠區(qū)第二選擇第二選擇HornHorn2021/8/245近 區(qū) 遠 區(qū)ABS 丙烯靚-丁二烯-苯乙烯共聚物12111ABS/PC alloy ABC/聚碳酸酯共混料( 賽柯樂800)22222Acrylic a( PMMA) 有機玻璃23422Acr

6、ylic multipolymer 丙烯酸系多元共聚物24222Butadiene-styrene 丁二烯-苯乙烯24222Polyamide-imide 聚酰胺-酰亞胺24555Phenylene-oxide based resins 亞苯基-氧化物為主的樹脂22212Polyarylate 聚芳酯24555Polycarbonate b 聚碳酸酯22322Polystyrene( general purpose) 聚苯乙烯11424Polystyrene( rubber modified ) 聚苯乙烯橡膠改性的23111Polysulfone b 聚砜24324PVC( rigid) 聚氯

7、乙烯 硬質45213SAN 聚苯乙烯-丙烯腈11423材材料料無無定定形形樹樹脂脂熔焊熔焊成型焊成型焊和鉚焊和鉚焊嵌嵌焊焊 點點焊焊2021/8/246近 區(qū) 遠 區(qū)Acetal 聚甲醛24324Fluoropolymers 氟聚合物55555Nylon 尼龍24324Polyester, thermoplastics 聚酯（熱塑性的）PET/PBT35555Polyethylene 聚乙烯55322Polymethyl pentene聚甲基戊烯（TPX）44312Polyphenylene sulfide 聚苯硫34524Polypropylene聚丙乙烯45121材材料料半半結結晶晶型型樹

8、樹脂脂熔焊熔焊成型焊成型焊和鉚焊和鉚焊嵌嵌焊焊 點點焊焊2021/8/247ABSABS/聚碳酸酯共混料聚甲醛丙烯腈（PMMA）丙烯酸系多元共聚物丁二烯-苯乙烯Fluoropolymers 氟聚合物Nylon 尼龍亞苯基-氧化物為主的樹脂 聚酰胺-酰亞胺(托朗)聚碳酸酯(PC)熱塑性聚酯聚乙烯(PE)聚甲基戊烯聚苯硫聚丙烯(PP)聚苯乙烯(PS)聚砜聚氯乙烯(PVC)SAN-NAS-ASAABSABS/聚碳酸酯共混料聚甲醛丙烯腈（PMMA）丙烯酸系多元共聚物丁二烯-苯乙烯Fluoropolymers 氟聚合物Nylon 尼龍亞苯基-氧化物為主的樹脂 聚酰胺-酰亞胺(托朗)聚碳酸酯(PC)熱塑性

9、聚酯聚乙烯(PE)聚甲基戊烯聚苯硫聚丙烯(PP)聚苯乙烯(PS)聚砜聚氯乙烯(PVC)SAN-NAS-ASA表示相熔表示在某些情況下相熔熱塑性塑料超聲波焊接的相熔性2021/8/248Amplitute Reference Guide無定形樹脂 Microns 0.00X”ABS 30-70 1.2-2.8ASB/PC 70-125 2.8-5.0PMMA 40-70 1.6-3.0PC 65-100 2.4-4.0半結晶形樹脂Acetal 75-125 3.0-5.0Nylon 60-125 3.0-5.0PE 90-125 3.6-5.0PP 90-125 3.6-5.02021/8/24

10、9其它因素對焊接影響 脫模劑/潤滑劑 填料 二次料 阻燃劑 顏料2021/8/250脫 模 劑o 內潤滑劑. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 硅酮硅酮 / 聚四氟乙烯聚四氟乙烯脂肪酸脂肪酸2021/8/251填 料 q 類型q 玻璃纖維q 滑石q 碳酸鈣q 百分比2021/8/252二或多次反覆料二或多次反覆料2021/8/253顏 料 工藝參數(shù)需作調整。2021/8/254導向和塑膠件設計 基本導向 階梯 槽型 紋理表面 剪切 膠件設計2021/8/2552021/8/256能 量 導向溫度溫度時間時間2021/8/25

11、7能量導向之優(yōu)點q 增加接口強度q 減少飛濺q 減少焊接時間q 所需振幅較低 2021/8/258基本能量導向 W4W8W64焊 前焊 后2021/8/2592021/8/260階 梯 導向W 8W 8W 3(min. 0.23” 0.6mm)W(min. 0.080” 2mm) 焊 前 焊 后滑配合+ 0.010” - 0.025” (0.25-0.64mm)2021/8/2612021/8/2622021/8/263槽型導向 (Min. 0.125” 3.2mm)WW3W3W8W8間間 隙隙 配配 合合W42021/8/2642021/8/2652021/8/266能量導向和紋理表面202

12、1/8/2672021/8/268紋紋 理理 的的 優(yōu)優(yōu) 點點3 增強接頭強度增強接頭強度3 減小飛濺減小飛濺3 減少焊接時間減少焊接時間3 較低振幅較低振幅2021/8/269無紋理有紋理2021/8/270無紋理 (50ms) 有紋理 (50ms)2021/8/271無紋理 (100ms)有紋理 (100ms)2021/8/272無紋理 (150ms)有紋理 (150ms)2021/8/273無紋理 (200ms)有紋理 (200ms)2021/8/274能量導向能量導向連續(xù)十字交叉能量導向連續(xù)十字交叉能量導向2021/8/275能量導向中斷的十字交叉能量導向2021/8/276能量導向能

13、量導向帶紋理的刀刃帶紋理的刀刃 焊 前 焊 后2021/8/277能量導向和內壁垂直2021/8/278能量導向中斷 2021/8/279剪 切 導向 焊焊 前前 焊焊 后后焊接深度焊接深度干涉干涉(0.2mm)夾夾 具具最小導入最小導入0.020” (0.5 mm)2021/8/280剪切接口：焊接深度剪切接口：焊接深度o 推薦 1.25Wo 最小 0.5Wo 最大 1.75W(W = 壁厚)2021/8/281剪切接口優(yōu)點: 機型強度高，密封性好: 適用于所有熱塑性塑料: 防止半結晶型樹脂的早期固化2021/8/282剪切接口的局限6 需要緊密公差6 需要剛性側壁支撐6 零件尺寸6 不規(guī)則

14、外形2021/8/283其它設計考慮因素尖角尖角孔洞和彎曲孔洞和彎曲附加物附加物振動膜振動膜焊頭接觸焊頭接觸2021/8/284尖 角 避免避免 推薦推薦2021/8/285孔洞和彎曲潛在的焊接盲區(qū)潛在的焊接盲區(qū)半結晶型樹脂半結晶型樹脂無定型樹脂無定型樹脂空洞空洞焊焊 頭頭2021/8/286附 加 物潛在的裂紋點附加物焊焊 頭頭2021/8/287振 動 膜4 焊接時間改小4 振幅加大或減小4 Amplitude ProfilingTM4 焊頭中心柱塞4 內壁加厚4 內部支撐筋2021/8/288焊 頭 接 觸正 確不 正 確耦合面太小2021/8/289焊焊 頭頭 接接 觸觸增加法蘭以便焊

15、頭直接位于焊接區(qū)域上2021/8/290模具技術 換能器 調幅器 焊頭 底座2021/8/2912021/8/292壓 電 陶 瓷通電前通電后HH2021/8/293標標 準準 振振 幅幅2021/8/294可能損壞的原因橫向振動橫向振動過過熱熱撞撞擊擊焊頭頻率相差大焊頭頻率相差大不適當調幅器不適當調幅器2021/8/295什么是調幅器？ 調幅器是鋁合金或鈦合金材料制成的一個半波長共振部分。它安置于換能器和焊頭之間，調節(jié)傳遞至焊頭的振動幅度。2021/8/2961:0.61:11:1.51:2.01:2.51:0.61:11:1.51:2.0調幅器的增益2021/8/297壓強下降速率力X頻率

16、X振幅速率因素速率功率因素功率因素 能量能量 = 功率功率 X 時間時間力可以改變2021/8/298負載黑色銀色無調幅器金色壓 力2021/8/299輸出振幅與輸入振幅之比。輸出振幅與輸入振幅之比。終值 = 增益量振幅增增 益益:換能器20微米黑色調幅器焊頭微米換能器20微米綠色調幅器焊頭微米2021/8/2100如何選擇調幅器如何選擇調幅器可咨詢本公司應用部超聲焊頭有其相應的調幅器增益極限工件塑膠特性,面積大少,形狀-振幅應用之種類-鉚焊,點焊,嵌插焊等2021/8/2101焊 頭定義材料表面處理焊頭設計2021/8/21022021/8/2103 長度通常為波長的一半，能產生共鳴的金屬部

17、分可以將振動能量傳遞給塑件。焊焊 頭頭2021/8/2104材 料o 鈦合金o 鋁合金o 冷凝鋼2021/8/2105焊 頭 設 計頻率振幅振幅與應力溝槽設計全波焊頭復合（子母）焊頭可更換焊嘴有限元分析特殊焊頭故障檢修2021/8/2106頻率 有20Kz,30Kz和40Kz 模具頻率在上/下50Hz范圍以內 品質好的焊頭 産生最大效率 不易發(fā)熱 不易損壞換能器 生産出品質良好和穩(wěn)定産品 客戶安心使用2021/8/2107什么是振幅什么是振幅振振 幅幅節(jié)節(jié) 點點2021/8/2108輸出振幅與輸入振幅之比。輸出振幅與輸入振幅之比。終值 = 增益量振幅增增 益益:換能器20微米黑色調幅器焊頭微米

18、換能器20微米綠色調幅器焊頭微米2021/8/21092021/8/2110振 幅 與 應 力2021/8/21112021/8/21122021/8/21132021/8/21142021/8/21152021/8/2116橫橫 向向 應應 力力5”3 1/2”2021/8/21172021/8/21182021/8/2119全 波 焊 頭2021/8/21202021/8/2121復復 合合 （子（子 母）焊母）焊 頭頭 2021/8/21222021/8/21232021/8/21242021/8/21252021/8/2126可更換焊嘴2021/8/21272021/8/2128202

19、1/8/2129有 限 元 分 析2021/8/21302021/8/21312021/8/21322021/8/21332021/8/21342021/8/2135故 障 檢 修2021/8/2136基本的故障信號q 高音噪聲q 空載負載率高q 對塑件的負載率不夠q 過載顯示2021/8/2137外外 觀觀 檢檢 驗驗2021/8/2138檢 察 其 它 區(qū) 域q 檢察調幅器和換能器q 檢察螺栓q 檢察組合q 檢察焊嘴2021/8/2139模具設計結論 主要因素 膠件材料,大小,高低相差和避位 調幅器 焊機功率 模具使用材料 頻率 振幅 應力2021/8/2140什么是振動摩擦焊接? 振動摩

20、擦焊接是一種改進的摩擦焊振動摩擦焊接是一種改進的摩擦焊接技術，用于各種熱塑性塑料件。接技術，用于各種熱塑性塑料件。 摩擦熱的產生是通過將兩摩擦熱的產生是通過將兩個塑料件加緊，并往復振動其中的個塑料件加緊，并往復振動其中的一個塑件。一個塑件。2021/8/21412021/8/2142運作原運作原理理+電磁線圈電磁線圈框架彈簧支撐臺面上模下模2021/8/2143驅動板彈簧2021/8/2144頻頻 率率o 240 Hz (線性)o 100 Hz (軌跡)o 120 Hz (線性)2021/8/2145優(yōu)優(yōu) 勢勢 復雜、不規(guī)則外形 大型塑件 高強度密封 多個塑件同時焊接 塑料種類廣泛 2021/8/21462021/8/21472021/8/21482021/8