超声波焊接技术讲座-经典

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絡人聯絡人:刘永彥，張伟林刘永彥，張伟林地址地址:深圳市，尨华镇工业东路深圳市，尨华镇工业东路175号鵬峰发工业園号鵬峰发工业園2棟棟1楼楼電話電話機手機136998920232021/8/22主要講座内容一)超声波焊接超声波基本原理应用范围聚合体材料焊接工件导向設計/塑膠件設計模具技术2021/8/23什么是超声波？q超声波是一种超出人听觉范围的振动机械能。超声波是一种超出人听觉范围的振动机械能。q一般人的听觉范围不会超过一般人的听觉范围不会超过18.

2、5KHz18.5KHz。q焊机的工作频率为焊机的工作频率为20KHz,30KHz20KHz,30KHz和和40KHz40KHz。2021/8/24超超 声声 焊焊 接接 超声振动 表面和分子间摩擦 受热-熔化-焊接 2021/8/252021/8/26系 统 组 件s 发生器发生器s 控制器控制器s 支架支架s 换能器换能器s 调幅器调幅器s 焊头焊头s 夹具夹具2021/8/27压强压强下降速率下降速率力X频率频率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 时间时间力可以改变2021/8/28超声波焊接机2021/8/29汽車2021/8/210家电2021/8/21

3、1医疗2021/8/212包裝2021/8/213玩具2021/8/214纺织2021/8/215超声波六个主要应用技术 熔接 铆焊 嵌插焊 点焊 成形焊 去浇口2021/8/216超超 声声 熔熔 接接 超声振动 表面和分子间摩擦 受热-熔化-焊接 2021/8/2172021/8/2182021/8/219铆焊铆焊2021/8/220标 准 轮 廓 焊头焊头 焊焊 前前 焊焊 后后D = 柱头直径柱头直径铆焊铆焊2021/8/221丘 形 柱 铆焊铆焊 焊 前 焊 后D = 圆柱直径1.5D0.5D2021/8/222锯齿铆焊 铆焊铆焊 焊 前 焊 后2021/8/223平齐铆焊 铆焊铆焊

4、 焊 前 焊 后2021/8/224铆焊铆焊2021/8/225铆焊铆焊2021/8/2262021/8/227嵌焊嵌焊2021/8/228对于垂直孔洞的直纹和导入对于垂直孔洞的直纹和导入2021/8/2292021/8/230点焊点焊2021/8/2312021/8/2322021/8/233 焊 前 焊 后焊 头成形焊成形焊2021/8/2342021/8/2352021/8/236去 浇 口往复折弯运动机械振动标准波形去浇口去浇口2021/8/237正确的浇口设计不正确的浇口设计 浇 口 设 计去浇口去浇口浇口区域相接触的熔化区光滑的浇口区2021/8/238去浇口去浇口2021/8/2

5、39高 聚 物之之焊 接 特 性2021/8/240高聚物分类 热固型塑料热固型塑料 热塑性塑料热塑性塑料2021/8/241物 理 结 构o 半结晶型o 无定型2021/8/242结结 构构无无 定定 形形半结晶型半结晶型2021/8/243温度比热图比热温度半结晶型无定形Tg Tm2021/8/244近区和远区焊接 近区近区第一选择第一选择远区远区第二选择第二选择HornHorn2021/8/245近 区 远 区ABS 丙烯靓-丁二烯-苯乙烯共聚物12111ABS/PC alloy ABC/聚碳酸酯共混料( 赛柯乐800)22222Acrylic a( PMMA) 有机玻璃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-酰亚胺24555Phenylene-oxide based resins 亚苯基-氧化物为主的树脂22212Polyarylate 聚芳酯24555Polycarbonate b 聚碳酸酯22322Polystyrene( general purpose) 聚苯乙烯11424Polystyrene( rubber modified ) 聚苯乙烯橡胶改性的23111Polysulfone b 聚砜24324PVC( rigid) 聚氯

7、乙烯 硬质45213SAN 聚苯乙烯-丙烯腈11423材材料料无无定定形形树树脂脂熔焊熔焊成型焊成型焊和铆焊和铆焊嵌嵌焊焊 点点焊焊2021/8/246近 区 远 区Acetal 聚甲醛24324Fluoropolymers 氟聚合物55555Nylon 尼龙24324Polyester, thermoplastics 聚酯（热塑性的）PET/PBT35555Polyethylene 聚乙烯55322Polymethyl pentene聚甲基戊烯（TPX）44312Polyphenylene sulfide 聚苯硫34524Polypropylene聚丙乙烯45121材材料料半半结结晶晶型型树

8、树脂脂熔焊熔焊成型焊成型焊和铆焊和铆焊嵌嵌焊焊 点点焊焊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 尼龙亚苯基-氧化物为主的树脂 聚酰胺-酰亚胺(托朗)聚碳酸酯(PC)热塑性聚酯聚乙烯(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 尼龙亚苯基-氧化物为主的树脂 聚酰胺-酰亚胺(托朗)聚碳酸酯(PC)热塑性

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况下相熔热塑性塑料超声波焊接的相熔性2021/8/248Amplitute Reference Guide无定形樹脂 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半结晶形樹脂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其它因素对焊接影响 脫模劑/潤滑劑 填料 二次料 阻燃劑 颜料2021/8/250脱 模 剂o 内润滑剂. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 类型q 玻璃纤维q 滑石q 碳酸钙q 百分比2021/8/252二或多次反覆料二或多次反覆料2021/8/253颜 料 工艺参数需作调整。2021/8/254导向和塑膠件設計 基本导向 阶梯 槽型 纹理表面 剪切 膠件設計2021/8/2552021/8/256能 量 导向温度温度时间时间2021/8/25

11、7能量导向之优点q 增加接口强度q 减少飞溅q 减少焊接时间q 所需振幅较低 2021/8/258基本能量导向 W4W8W64焊 前焊 后2021/8/2592021/8/260阶 梯 导向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槽型导向 (Min. 0.125” 3.2mm)WW3W3W8W8间间 隙隙 配配 合合W42021/8/2642021/8/2652021/8/266能量导向和纹理表面202

12、1/8/2672021/8/268纹纹 理理 的的 优优 点点3 增强接头强度增强接头强度3 减小飞溅减小飞溅3 减少焊接时间减少焊接时间3 较低振幅较低振幅2021/8/269无纹理有纹理2021/8/270无纹理 (50ms) 有纹理 (50ms)2021/8/271无纹理 (100ms)有纹理 (100ms)2021/8/272无纹理 (150ms)有纹理 (150ms)2021/8/273无纹理 (200ms)有纹理 (200ms)2021/8/274能量导向能量导向连续十字交叉能量导向连续十字交叉能量导向2021/8/275能量导向中断的十字交叉能量导向2021/8/276能量导向能

13、量导向带纹理的刀刃带纹理的刀刃 焊 前 焊 后2021/8/277能量导向和内壁垂直2021/8/278能量导向中断 2021/8/279剪 切 导向 焊焊 前前 焊焊 后后焊接深度焊接深度干涉干涉(0.2mm)夹夹 具具最小导入最小导入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 推荐 1.25Wo 最小 0.5Wo 最大 1.75W(W = 壁厚)2021/8/281剪切接口优点: 机型强度高，密封性好: 适用于所有热塑性塑料: 防止半结晶型树脂的早期固化2021/8/282剪切接口的局限6 需要紧密公差6 需要刚性侧壁支撑6 零件尺寸6 不规则

14、外形2021/8/283其它设计考虑因素尖角尖角孔洞和弯曲孔洞和弯曲附加物附加物振动膜振动膜焊头接触焊头接触2021/8/284尖 角 避免避免 推荐推荐2021/8/285孔洞和弯曲潜在的焊接盲区潜在的焊接盲区半结晶型树脂半结晶型树脂无定型树脂无定型树脂空洞空洞焊焊 头头2021/8/286附 加 物潜在的裂纹点附加物焊焊 头头2021/8/287振 动 膜4 焊接时间改小4 振幅加大或减小4 Amplitude ProfilingTM4 焊头中心柱塞4 内壁加厚4 内部支撑筋2021/8/288焊 头 接 触正 确不 正 确耦合面太小2021/8/289焊焊 头头 接接 触触增加法兰以便焊

15、头直接位于焊接区域上2021/8/290模具技术 換能器 調幅器 焊头 底座2021/8/2912021/8/292压 电 陶 瓷通电前通电后HH2021/8/293标标 准准 振振 幅幅2021/8/294可能损坏的原因横向振动横向振动过过热热撞撞击击焊头频率相差大焊头频率相差大不適當調幅器不適當調幅器2021/8/295什么是调幅器？ 调幅器是铝合金或钛合金材料制成的一个半波长共振部分。它安置于换能器和焊头之间，调节传递至焊头的振动幅度。2021/8/2961:0.61:11:1.51:2.01:2.51:0.61:11:1.51:2.0调幅器的增益2021/8/297压强下降速率力X频率

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 时间时间力可以改变2021/8/298负载黑色银色无调幅器金色压 力2021/8/299输出振幅与输入振幅之比。输出振幅与输入振幅之比。终值 = 增益量振幅增增 益益:换能器20微米黑色调幅器焊头微米换能器20微米绿色调幅器焊头微米2021/8/2100如何选择调幅器如何选择调幅器可咨询本公司应用部超声焊头有其相应的调幅器增益极限工件塑膠特性,面積大少,形狀-振幅应用之種類-铆焊,点焊,嵌插焊等2021/8/2101焊 头定义材料表面处理焊头设计2021/8/21022021/8/2103 长度通常为波长的一半，能产生共鸣的金属部

17、分可以将振动能量传递给塑件。焊焊 头头2021/8/2104材 料o 钛合金o 铝合金o 冷凝钢2021/8/2105焊 头 设 计频率振幅振幅与应力沟槽设计全波焊头复合（子母）焊头可更换焊嘴有限元分析特殊焊头故障检修2021/8/2106频率 有20Kz,30Kz和40Kz 模具频率在上/下50Hz范围以內 品質好的焊头 産生最大效率 不易發熱 不易损壞換能器 生産出品質良好和稳定産品 客户安心使用2021/8/2107什么是振幅什么是振幅振振 幅幅节节 点点2021/8/2108输出振幅与输入振幅之比。输出振幅与输入振幅之比。终值 = 增益量振幅增增 益益:换能器20微米黑色调幅器焊头微米

18、换能器20微米绿色调幅器焊头微米2021/8/21092021/8/2110振 幅 与 应 力2021/8/21112021/8/21122021/8/21132021/8/21142021/8/21152021/8/2116横横 向向 应应 力力5”3 1/2”2021/8/21172021/8/21182021/8/2119全 波 焊 头2021/8/21202021/8/2121复复 合合 （子（子 母）焊母）焊 头头 2021/8/21222021/8/21232021/8/21242021/8/21252021/8/2126可更换焊嘴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 检 修2021/8/2136基本的故障信号q 高音噪声q 空载负载率高q 对塑件的负载率不够q 过载显示2021/8/2137外外 观观 检检 验验2021/8/2138检 察 其 它 区 域q 检察调幅器和换能器q 检察螺栓q 检察组合q 检察焊嘴2021/8/2139模具設計结論 主要因素 膠件材料,大小,高低相差和避位 調幅器 焊机功率 模具使用材料 频率 振幅 应力2021/8/2140什么是振动摩擦焊接? 振动摩

20、擦焊接是一种改进的摩擦焊振动摩擦焊接是一种改进的摩擦焊接技术，用于各种热塑性塑料件。接技术，用于各种热塑性塑料件。 摩擦热的产生是通过将两摩擦热的产生是通过将两个塑料件加紧，并往复振动其中的个塑料件加紧，并往复振动其中的一个塑件。一个塑件。2021/8/21412021/8/2142运作原运作原理理+电磁线圈电磁线圈框架弹簧支撑台面上模下模2021/8/2143驱动板弹簧2021/8/2144频频 率率o 240 Hz (线性)o 100 Hz (轨迹)o 120 Hz (线性)2021/8/2145优优 势势 复杂、不规则外形 大型塑件 高强度密封 多个塑件同时焊接 塑料种类广泛 2021/8/21462021/8/21472021/8/21482021/8