超声波熔接塑胶件的设计及工艺

1、超声波熔接塑胶件的设计及工艺第1页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Presented by: Shine.peiDesigned by: BRANSON PHILIP.LEIYa Hsin Industrial Co., Ltd.0-01Ultrasonic Applied Technologies第2页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三研討概覽ITEM 11.1 塑膠熔接機種類1.2 超聲波塑膠熔接原理1.3 超聲波熔接機組件 1.3.1 換能器 1.3.2 調幅器 1.3.3 焊接頭1.4 超聲波熔接參數調校ITEM 22.1 塑膠材料2.

2、2 超聲線種類2.3 膠件設計Ya Hsin Industrial Co., Ltd.0-02第3页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三1.1 塑膠熔接機種類超聲波熔接機振動磨擦熔接機線性振動磨擦熔接機循軌震動磨擦熔接機旋轉磨擦熔接機IR Laser 塑膠熔接機Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-03第4页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三1.2 超聲波塑膠熔接原理Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-04第5页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三熔接原理超聲波從焊接頭放出超聲波從

3、焊接頭傳到塑膠件超聲波傳到熔接面, 份子之間因磨擦生熱,熔接塑膠件Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-05第6页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三換能器表面振幅20kHz換能器表面振幅= 20microns40kHz換能器表面振幅= 10micronsYa Hsin Industrial Co., Ltd.1-06第7页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊接頭表面振幅焊接頭表面振幅 =換能器表面振幅 x 調幅器增益 x 焊接頭增益Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-07第8页，共103页，2022年

4、，5月20日，17点26分，星期三1.3 超聲波熔接機組件Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-08第9页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三能量供應器20kHz8000 series8400 900W8700 1500W900 series910 1000W920 2000W930 3000W40kHz900series943 350W947 700WYa Hsin Industrial Co., Ltd.1-09第10页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三控制程式模擬式超聲波熔接機(800系列)時間模式數控式超聲波熔接機(9

5、00系列)時間模式 (900B,D,IW)能量模式 (900M)功率模式 (900M)距離模式 (900M)熔接距離實際距離Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-10第11页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三驅 動 器驅動器亦即超聲波熔接機中的機械活動部分, 大部分為組件汽動Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-11第12页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊 接 頭Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-12第13页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三調 幅

6、器Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-13第14页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三換 能 器Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-14第15页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三換 能 器Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-15第16页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三換能器的功用及振動方向將電能轉為動能-超聲波換能器的振動為縱向振動Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-16第17页，共103页，2022年，5月20日，17点26分

7、，星期三換能器的振動原理電流經過換能器,令換能器內產生電磁場電磁場經過電壓片,令電壓片振動振動經過金屬頭,傳到調幅器Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-17第18页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三換能器的振動幅度20kHz換能器的振動幅度為 20microns 40kHz換能器的振動幅度為 10micronsYa Hsin Industrial Co., Ltd.1-18換能器表面振幅第19页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三換能器的保養無橫向振動的工作環境減少熱力的產生減少撞擊使用Mylar片Ya Hsin Indus

8、trial Co., Ltd.1-19第20页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三調 幅 器Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-20第21页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三調幅器的種類材料鈦金屬鋁金屬乘托框RegularRigid MountSolid MountYa Hsin Industrial Co., Ltd.1-21第22页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三調幅器的增益紫色 1:0.6綠色 1:1.0金色 1:1.5銀色 1:2.0黑色 1:2.5Ya Hsin Industrial Co

9、., Ltd.1-22第23页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三調 幅 器Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-23第24页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三調幅器的保養小心安裝及拆卸減少撞擊使用Mylar片Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-24第25页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊 接 頭Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-25第26页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊接頭的原理焊接頭其實為一件半波長的金屬,使它傳遞超

10、聲波時,產生共振Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-26第27页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊接頭的材料鈦金屬鋁金屬鋼Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-27第28页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊接頭的表面處理Carbide CoatingChrome PlatedClear AnodizeHard Anodize Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-28第29页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三圓形焊接頭(Circular Horns)Y

11、a Hsin Industrial Co., Ltd.1-29第30页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三方形焊接頭(Rectangular Horns)Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-30第31页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊接頭與橫向振動當焊接頭的橫幅大於3.5時,橫向振動就會出現(只適用於20kHz焊接頭)於適當的位置加上長孔,減少橫向振動Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-31第32页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三方形焊接頭加上長孔Ya Hsin Indu

12、strial Co., Ltd.1-32第33页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三其他焊接頭Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-33第34页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三子母形焊接頭(1)(Composite Horns)Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-34第35页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三子母形焊接頭(2)Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-35第36页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三子母形焊接頭(3)Ya

13、Hsin Industrial Co., Ltd.1-36第37页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三全波形焊接頭(Full Wave Horns)Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-37第38页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三真空形焊接頭(Vacuum Horns)Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-38第39页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三 柱塞形焊接頭(Nodal Plunger Horns)Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-39第40页，

14、共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊接頭的保養小心安裝及拆卸減少撞擊使用Mylar片Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-40第41页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊接頭常見問題焊接頭發熱焊接時發出很高頻的噪音按下Test按鈕時,功率表表示負荷很高不能調頻不能正常熔接塑膠件Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-41第42页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三焊接頭出現問題的原因1.焊接頭出現裂痕 2.焊接頭縲絲鬆脫3.焊接頭出現橫振 4.焊接頭表面刮花Ya Hsin Indust

15、rial Co., Ltd.1-42第43页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三如何檢查焊接頭上裂痕檢查焊接頭縲絲周圍檢查焊接頭長孔兩檢查焊接頭 Node周圍Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-43第44页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三1.4 超聲波熔接機參數調校Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-44第45页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三熔 接 能 量能量 = 功率 x 時間功率 = 壓力 x 下降速度 x 頻率 x 振幅Ya Hsin Industrial Co.,

16、 Ltd.1-45第46页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三熔接機參數調校 (800系列)下降速度熔接時間保壓時間壓力表壓力調整器出發壓力調校Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-46第47页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三熔接機參數調校 (900IW系列)下降速度熔接時間保壓時間壓力表壓力調整器出發壓力調校 Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-47第48页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三熔接機參數調校 (900M系列)熔接模式時間模式能量模式功率模式熔接距離模式實際距離模

17、式接觸模式Ya Hsin Industrial Co., Ltd.1-48第49页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三2.1 塑膠原料與熔接的關係Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-49第50页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三塑膠原料的類別熱固性 (Thermosetting)熱塑性 (Thermoplastic)非晶性塑膠原料 (Amorphous)半晶性塑膠原料 (Semi-Crystalline)Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-50第51页，共103页，2022年，5月20日，17点26分

18、，星期三熔接特性熔點熔接能量Modulus of ElasticityYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-51第52页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三近距離熔接及遠距離熔接近距離熔接當焊接頭接觸面跟熔接面的距離少於12.7mm (6.35)遠距離熔接當焊接頭接觸面跟熔接面的距離大於12.7mm (6.35)Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-52第53页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三熔接距離及塑膠材料的關係MaterialEase of WeldingNearFarABS12Acrylic23

19、PC22Polystyrene11Polysulfone24Nylon24Polyester35Polypropylene451= easiest 5= HardestYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-53第54页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三2.2 影響熔接效果的其他因素Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-54第55页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三吸 水 性有吸水特性的物料NylonPolycarbonatePolysulfone改善方法放於密封的環境超聲波熔接前將膠件焙乾注塑後立即超聲

20、波熔接Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-55第56页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三混 合 物混合物料的種類玻璃纖維炭化纖維Talc塑膠加入混合物料後應注意混合物的比例Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-56第57页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三脫模済有問題的脫模済SiliconTeflonInternal Lubricants建議使用脫模済PrintableYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-57第58页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三其

21、他 因 素色粉再生料(水口料)防火済Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-58第59页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三不同塑膠原料熔接熔點分子結構Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-59第60页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三2.3 膠 件 設 計Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-60第61页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三設 計 大 綱設計分類熔接面設計膠件外形設計設計主旨令熔接面減少對位增加焊接頭接觸面Ya Hsin Industrial C

22、o., Ltd.2-61第62页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三基本熔接面設計超聲線Shear JointYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-62第63页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三超聲線的用處加熔接面的強度減少溢料減少熔接時間減少振幅Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-63第64页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三基本超聲線設計Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-64第65页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三假紙口設計

23、及用處防止溢料改善外觀Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-65第66页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三假 紙 口Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-66第67页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三雙 紙 口 設 計Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-67第68页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三雙 紙 口Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-68雙紙口第69页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三雙 紙 口Ya

24、 Hsin Industrial Co., Ltd.2-69雙紙口第70页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三超聲線及火花紋設計Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-70火花紋第71页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三超聲線及火花紋Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-71第72页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三超聲線及火花紋Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-72第73页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三其他超聲線設計Ya Hsi

25、n Industrial Co., Ltd.2-73第74页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Criss-CrossYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-74第75页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Interrupted Criss-CrossYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-75第76页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Knife Edge 加上火花紋Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-76第77页，共103页，2022年，5月20日，17点26分

26、，星期三斷續的超聲線Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-77第78页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三斷續的超聲線Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-77-1第79页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三錯誤超聲線設計超聲線太粗Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-78NGNGNG GO第80页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三錯誤超聲線設計Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-78-1NG GO第81页，共103页，2022年，5月2

27、0日，17点26分，星期三超聲線設計的限制於某些塑膠材料不能有效熔接特別於“半晶性”塑膠材料熔接解決方法Shear JointYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-79第82页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Shear Joint 設計Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-80第83页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Shear Joint 設計例子Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-81第84页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Shear Joint

28、的熔接深度一般 1.25W最少 0.5W最多 1.75WYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-82第85页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Shear Joint Interference Maximum Part Interference per Side Part Dimension Dimension (Range) Tolerance Less than 18mm 0.2 to 0.3mm + 0.025mm 18-35mm 0.3 to 0.4mm + 0.050mm Greater than 35mm 0.4 to 0.5mm + 0.

29、075mmYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-83第86页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Shear Joint 的長處熔接強度高,防水效果佳 減少“假焊”現象出現適合大多數塑膠材料Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-84第87页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三Shear Joint 的限制要求高精準度的膠件需要較強的支持多用於體積較小的膠件熔接面多為正多邊形或圓形Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-85第88页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三其

30、他的設計要點Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-86第89页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三銳 角不應在膠件上加上銳角 NG GOYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-87第90页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三銳 角 GO GOYa Hsin Industrial Co., Ltd.2-87-1第91页，共103页，2022年，5月20日，17点26分，星期三孔 及 曲 折留意膠件設計中的孔位及曲位影響超聲波傳遞Ya Hsin Industrial Co., Ltd.2-88第92页，共103页，2022年，5