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超声波线设计样本
超声波线设计
焊接热塑性制品最普通办法是超声焊接.这种办法是采用低振幅,高频率(超声)振动能量使表面和分子摩擦产生焊接相连垫塑性制件所需热量.(正弦超声振动)
超声焊接在20-50kHz频率范畴内发生,其普通振幅范畴为15-60um.在低达15kHz(较高振幅)声频有时用于较大制件或较软材料.焊接过程普通在0.5-1.5s内发生.焊接工艺变量涉及焊接时间,焊头位置和焊接压力.超声焊接设备通惯用来焊接中,小尺寸热塑性塑料制品,而很大制品可用多点焊接.
超声焊接办法可依照焊接时间或焊缝位置(塌陷距离)或焊接能量控制.也对焊接压力和冷却时间提供附加控制.
超声焊接设备普通不是在20kHz就是在40kHz频率下运营.20kHz装置更惯用.
接头设计:
第一类即最惯用接头类型,在被连接表面垂直方向上运用超声振动.对接和Z形接合归入这一类,合用于多数聚合物.第二类超声焊接接头涉及与接头表面平行振动,形成剪切状态.各种类型剪切和嵌接归入第二类.
能量控制嚣接点与无定形材料一起使用最佳,图1所示较大能量控制嚣结可在某些不密闭半结晶材料中应用.
图1无定形和半结晶聚合物所用能量导向嚣近似尺寸
此图所示焊接接头是对普通能量控制接头设计独特改进.下面式件用一种粗糙或有纹理表面改进.将会提高焊接质量,焊接强度和焊接完毕容易限度.其他许多有纹理接头外形也是可行.
溢料问题可通过把溢料污染槽引入接关设计中而减少,为安全,普通溢料槽设计至少10%过度体积容量.
*紧压接头:
为了使溢料形成也许性最小,紧压接头设计目是阻挡熔体或将熔体保持在熔区内.紧压接头对半结晶塑料材料如尼龙是有用.由于接关构造更复杂,紧压接关所需制件配合公差相对严格.与三角能量导向嚣焊接相比,较大接头构造也需要附加振幅和焊接能量.典型紧压焊接几何构造如图2所示.
图2典型超声紧压焊接构造
制件找平简朴对接没有任何办法解决制件互相找平或对中.制件找平更适于用模塑定位销或双头螺完毕.而z形接能自动找平,且在使用时耐拉伸且改进了搞剪切负荷性.并能消除外部溢料.
图3超声焊接工艺用典型z开接头设计
(a)焊接前z接头:
(b)焊接后z形接头:
(c)改进
z形接头:
台阶附带肩部掩盖了不平性,成果使外观改进
*槽舌接合不但提供了剪切强度并且提供了拉伸强度.这种接合是自对中,接合区域壁厚必要相对大以适应槽舌接合设计.此外,制件公差规定相对严.间隔加强筋改进了接头找平.
图4超声焊接工艺用典型槽舌接合设计
*剪切接头当焊接半结晶聚合物(或其他难以焊接聚合物)和需要密封接头号时,普通推荐使用剪切接。
需要高强度,高质量接碚环形和矩形制件都用剪切接头。
剪切接头号具备搭接制件壁某些,当接头被焊接和互相依次嵌入时,搭接某些产生公差和局部剪切。
为了增进制件找平,接头包括了调节某些。
为了集中熔融能量,一边上阻碍物顶角在初始接触面上减少。
由于融化材料温度在整个接触面上保持一致,制件被焊接时,两表面熔融均匀。
深度为1.0-2.0mm使用0.13-0.5mm范畴内公差值。
为了防止在焊接过程中由于公差而产生外部侧壁翘曲,垂直制件应尽量浅,但在一边用剪切制件改进槽舌接头可与较深拉伸制件一起使用,提供中壁接头,它使由于公差而产生侧壁翘曲最小。
如图5所示。
(a)焊接前部件;(b)焊接后部件
图5典型超声焊接剪切接头设计和典型中壁组装剪切接头设计
1-槽舌剪切接头:
有助于制止部件向内弯曲;2-支撑夹具:
目是在焊接过程中制止下面部件壁向外弯曲;3-上面部件;4-下面部件
*斜坡接合斜坡接合设计也可为无定形和半结晶聚合物提供高强度密封接头。
斜坡接合是自固定且最适合小尺寸圆形或椭圆形制件。
斜坡接合焊接能量规定很高。
图6超声焊执着用典型斜坡接合设计
(a)斜坡接合;改进斜坡接合(附加公差)
1-溢料槽;2-夹具
斜坡接合具备30°-60°角且应当在±1°内装配。
为附加熔区材料厚度增长0.10-0.25mm公差产生焊缝和溢料。
当从功能或审美上不能接受溢料时,就使用收集器。
*带嵌入密封装置焊接用嵌入弹性密封圈或韧性垫圈也可获得可靠密封。
如图7所示接头制件装有一种弹性环,以改进用超声焊接接合可达到密封安全性,或在持续周边焊接不也许状况下使用。
图7超声焊接制件普通需要密封接头
1-能量导向器;
2-弹性密封
*电栓焊超声焊接设备也可生产电栓焊和销套触点焊接。
在不需要密封接头应用中,销套接头可用来连接相似塑料材料。
图8超声焊接设备可形成销孔型剪切接头
1-溢料收集器;2-焊接前;3-焊接后
*超声铆焊超声焊接变异是超声铆焊.即把一种热塑性制件固定在另一种不同材料制件上办法.铆钉或凸台在底部应当有十分大半径或圆角,以防裂纹或熔融.为了集中超声能量,凸台顶端应当设计成与焊头初始接触最小。
凸台顶部可以是平或圆锥形,半结晶或填充聚合物以圆锥形较佳。
超声铆焊完整性取决于铆钉和焊头之间精准容量关系。
图9超声焊接设备可生产铆焊或各种构造
1-φ≧1.6mm铆钉;2-尖锥触发熔融;3-φ≧14.0mm铆钉
*原则铆焊直径在1.6-4.0mm这间平头铆钉。
刚性和柔性不耐磨热塑性塑料推荐使用原则外形。
*半球形铆焊直径不大于1.6mm铆钉建议用在半球形铆焊上。
对耐磨塑料是适当。
*溢流式铆焊溢流式铆焊用在规定表面为平或隆起及锁信制件厚度被容许使用应用中。
*空心铆焊直径不不大于4mm凸台或铆钉去芯后可生盲孔凸台。
如图10所示当啮合制件中不容许有通孔时,超声焊接设备也能形成机械互锁。
模制塑料铆钉(与用于铆焊类似)和在啮合制件中盲倒角可形成以公差为基本(假设带倒角制件不融化)真正机械接合。
图10用超声焊接形成机械互锁示例
1-带软化和变形铆钉热塑性部件;2-具备倒角啮合部件;3-超声波焊头
*超声焊接材料因素超声焊接操作适合于多数热塑性材料。
●1无定形聚合物,特别是室温下外于玻璃态无定形物,普通是焊接工艺好候选材料。
玻璃态无定形聚合物具备良好透射性能,容许用看近场和远场焊接技术成功焊接。
当材料较软时,开定形材料超声焊接就成问题。
如:
焊接高冲击ps将比焊接通用ps普通需要更多能量和附加振幅。
●
●2半结晶聚合物普通更难用超声能量焊接.增长由焊接体系发射能量值(即增长振幅);缩短焊头/制件接触面与接头接口间距离;使用近场超声焊接技术;使用振幅高达0.05-0.15mm焊头.这些高焊接振幅需要使用钛焊头.当需要高强度、密封组装时,剪切接头和斜坡接合对半结晶聚合物都合用。
●3焊接吸湿性聚合物:
模塑后立即焊接制件(在它们仍是干燥时);焊接前干燥制件;焊接前把制件存储在干燥器内。
当前运用超声设备焊接各种塑件已相称普及,产品包装.切割.铆埋.压花.打孔.等行业是必不可缺设备,于是各式各样,各种功能超声焊接也应运而生,应用领域不同,用法和对设备规定大不相似.现时使用中消费者存在很大区.真对这些误区加一阐明!
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1)焊接原理上理解误区
有相称一某些从事近年超声焊接方面人员.对超声能量地传递有一种误解,以为是音波在接触面进行焊接,其实这是一种误解,真正焊接原理是:
换能器把电能转换为机械后,通过工件物质分子进行传导,声波在固体中地传导声阻远不大于在空气中声阻,当声波通过工件接缝时,缝隙中声阻大,产生热能相称就大.温度一方面达到工件容点,再加上一定压力,使接缝熔接.而工件其他某些由于热阻小,温度低不会熔接.其原理同电工学中欧姆定律类似.(更多精品论文.)
2)工件材料误区:
超声焊接机对要焊接工件材质也是有规定,不是所有材料都能焊接,有人理解为任何材料都可以焊接,这是一种很大误解.不同种材质之间有能更好地焊接,有是基本能相熔,有是不相熔.同一材料之间熔点是相似,从原理讲是可以焊接,但是当要焊接工件熔点不不大于350℃时,就不在适合用超声焊接了.由于超声是瞬间使工件分子溶化,判断根据是在3秒之内,不能良好熔接,就应当选取其他焊接工艺.如热板焊接等.普通来讲ABS料是最容易焊接,尼龙是最难熔接.详细焊接材料选取请参照附表:
3)焊接工件工艺误区
超声能量是瞬间爆发地,熔接处应成点或线条,以及传递距离都要符合超声焊接方式.有人以为只要是塑料材料,无论如何接合面都可以良好地焊接,这也是一种错误结识.当瞬间能量产生时,接缝面积越大,能量分散越严重,焊接效果越差,甚至无法焊接.此外超声波是纵向传波,能量损失同距离成正比,远距离焊接应控制在6厘米以内.焊接线应控制在30----80丝之间为宜,工件臂厚不能低于2毫米,否则不能良好熔接,特别是规定气密产品.(更多精品论文请浏览)
4)超声输出功率误区
超声波输出功率大小,同压电陶瓷片直径和厚度、材质、设计工艺决定,一但换能器定型,最大功率也就定型了,衡量输出能量大小是一种复杂过成,不是换能器越大,电路使用功率管越多,输出能量就越大,它须要相称复杂振幅测量仪,才干精确测量其振幅,由于大多数使用者对超声知识太理解,又加上某些销售人员误导,给消费者一种错误结识.消耗电能多少并不能反映输出超生功率大小,如产生纵向能量低,而消耗电流大,只能阐明设备效率低下.无功功率大而宜.
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5)超声焊接机种选取误区
使用多大输出功率,振荡频率、振幅范畴,要依照工件材料、焊线面积、工件内与否有电子元器件、与否要气密等因素来考虑。
误以为功率越大越好。
这也是一种误解。
如果对超声不是太理解。
最佳请教正规超声波生产厂工程技术人员。
有条件话最佳到厂家现场勾通,不要盲目听从某些非正规超声销售人员误导。
当前生产有关设备公司特别混杂,其中大部为家庭式作坊,对电路进行生搬硬套仿制,对工作原理似懂非懂。
仿制出设备有如下致命缺陷。
其一是外买元材料品质无法保证,其二生产工艺核心技术没有掌握。
设备在中功率和大功率工作时经常体现出不稳定,产品合格率低。
有时会设备损坏。
如驱动换能器功率变压器,所使用磁性材料参数无法测量,磁饱和磁通密度(Bs)磁感应强度(Bm)、有效磁导率(Ue)、剩余磁通密度(Br)、矫顽力(A/M)、损耗因数(tan£)、温度系数(au/K—1),绕制工艺相称讲究,包扩抽真空浸环氧树质。
这些测试设备和生产环境家庭式工厂是无法做到。
因此在勾买超声时,最佳先理解一下公司状况,不要盲目听从销售员吹捧,也不要只看价格。
只有这样才干日后减少不必要麻烦。
6)焊模构造误区
超声模具(HORN)型式各种各样,工件型状决定着模具外型,但每某些尺寸和弧度、材质都要严格计算,有人错误以为只但是是一种金属块而宜。
设计与否合理直接影响着模具效率、寿命、产品合格率、严重时会直接烧坏发生器。
模具材料普通使用镁铝7075,而有人为减少成本,使用劣质材料,或仿冒7075。
正规模具生产商进料均有一套严格地检查程序,加工尺寸都是通过计算机软件模仿和校验后加工出来。
品质才有保障。
这些工序普通作坊是无法做到,如不通过合理地设计,做出模具,在焊接小工件时,反映问题还不明显,当大功率时就会浮现各种弊端。
严重时直接损坏功率组件。
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