超音波研讨易懂版

超音波熔接應用研討昆山劲荣精密机械有限公司公司概況簡介超音波熔接應用1.序章

2.超音波原理3.

熔接概述4.

換能器、調幅器、焊頭5.

超音波接口設計6.

塑膠材料分析7.

熔接控制方式如有問題請立即發問昆山劲荣精密机械有限公司公司簡介:

昆山劲荣精密机械有限公司是塑胶焊接领域集研发设计、生产制造、销售服务为一体的高新技术企业。自成立以来公司贯彻“以人为本”的理念，组织了一支强大的科研开发队伍，偕多年来积累的丰富经验，结合国际先进塑料焊接技术，根据市场需要不断开发具有核心竞争力的新产品，积极引进国际先进行业技术，努力开发和发展有自己知识产权的产品.

產品介紹:

标准型超声波焊接机（20KHz15KHz）精密型超声波焊接机（28KHz30KHz35KHz）高频塑胶熔接机（高周波焊接机）脉冲式焊接机感应式焊接机热板焊接机热熔铆接机旋转式摩擦焊接机（旋熔机）

昆山劲荣精密机械有限公司

創業成立

1997年

營業内容

超音波熔接與塑膠熔接相關設備製造

總公司

台北縣市彰化路359#23弄09號

分公司江蘇省昆山市张浦鎮欣达路688#

昆山劲荣精密机械有限公司电子存储器类昆山劲荣精密机械有限公司电子接插件类昆山劲荣精密机械有限公司医疗器械类

昆山劲荣精密机械有限公司包装类昆山劲荣精密机械有限公司日用品类昆山劲荣精密机械有限公司超音波熔接應用昆山劲荣精密机械有限公司1.

序章昆山劲荣精密机械有限公司熔接機的功能與技術塑件製品的設計與結構塑膠製品射出成形機器特性,輸出效率,出力,共振,壓著力,焊頭,頻率,振幅,調校熔接參數,治具(底模)等射出鋼模精密度、成形條件,模具温度、澆道進料點,脫模劑,頂針位置,多穴模,二次料等外觀形狀,最終需求,到接合部的距離,熔着面積,接口設計,塑膠材質,熔融温度,吸水率,彈性率,充填材料等Good影響熔接結果的三大因素昆山劲荣精密机械有限公司~~對熔接品質有影響的要素~~工件外形鋼模設計・精度射出成形條件熔接機性能接口設計熔接參數焊頭・治具塑膠材質昆山劲荣精密机械有限公司超音波應用範例通信的利用(聲波的利用)水中聲納魚群探知器超音波診断探傷器測厚度計干涉計流速・流量計工業上利用(振動的利用)洗淨乳化／分散金屬熔接塑膠熔接衝孔加工細胞破壞疲勞試驗集塵昆山劲荣精密机械有限公司非機器接合塑膠的方法接着劑有機溶劑系環氧系（熱硬化性）水系熱融化系（熱可塑性）卡叩式組立配合鎖螺絲有機溶劑不環保且易造成中毒昆山劲荣精密机械有限公司塑膠熔接方法昆山劲荣精密机械有限公司

高生產性（高利用性）低成本（不要螺絲・接着劑）

重覆性佳

高強度

可自動化

可達完全密封性

消耗電力低

外觀漂亮

操作容易

無臭味（環保）超音波熔接的優點昆山劲荣精密机械有限公司2.

超音波原理昆山劲荣精密机械有限公司超音波振動+加壓=發

熱塑材内部塑材表面塑材熔融熔接原理昆山劲荣精密机械有限公司

熔接能量振幅

×

加壓力

×發振時間

焊頭設計

調幅器

振幅控制

壓力(氣壓值)

焊頭下降速度

機械式止動

振動長短的控制

=熔接能量的決定因素昆山劲荣精密机械有限公司

熔接原理機械能量使焊頭伸縮表面摩擦＋内部摩擦＝熔融昆山劲荣精密机械有限公司超音波發振箱Powersupply振動子

20kHz50/60Hz電

能量35kHz20Khz:20μm(p-p)35KHz:12μm(p-p)機械

能量能量轉換昆山劲荣精密机械有限公司振幅的増益超音波發振箱Powersupply振動子調幅器焊頭20kHz50/60Hz電

能量機械

能量１／２波長１／２波長１／２波長昆山劲荣精密机械有限公司振幅Amplitude振動子調幅器焊頭

工件治具振幅／内應力

NodeNodeNode昆山劲荣精密机械有限公司三連組振幅

StackAmplitude20kHz35kHz20μm12μm30μm18μm60μm36μm振動子調幅器焊頭工件治具×1.5×2.030kHz15μm22.5μm15kHz45μm90μm45μm30μm昆山劲荣精密机械有限公司調幅器與焊頭的増益原理A２A２LL節點Node昆山劲荣精密机械有限公司4.

換能器、調幅器、焊頭昆山劲荣精密机械有限公司

PZT壓電陶瓷（高變換效率）

共振頻率

15kHz20kHz28kHz30kHz

35kHz換能器

Converter昆山劲荣精密机械有限公司換能器型式½波長昆山劲荣精密机械有限公司壓電效果（壓力効果）壓電正効果壓電逆効果++++++++++----------++++++++++----------～頻率効率昆山劲荣精密机械有限公司

機械的振幅増益（倍率選擇）

半波長共振體

鈦合金

鋁合金

根據必要振幅更換調幅器

Booster昆山劲荣精密机械有限公司調幅器昆山劲荣精密机械有限公司1:11:1.51:2.51:2調幅器的形式與比率昆山劲荣精密机械有限公司

依應用所需而設計製作

半波長共振體（一般的）、全波長共振体

鋁合金

鈦合金

鋼（熱處理）

其他

表面處理方式

組合式焊頭焊頭Horn昆山劲荣精密机械有限公司BlockCatenoidalCircularHigh-GainCircularHollowCircularSlottedCircularSolidExponentialRectangularRoundCornersRectangularSlottedRectangularSquareCornersSpool焊頭的種類昆山劲荣精密机械有限公司焊頭昆山劲荣精密机械有限公司焊頭的運動昆山劲荣精密机械有限公司内應力與振幅曲線STEPsACATENOIDALsAEXPONENTIALsA昆山劲荣精密机械有限公司焊頭振幅形狀振幅Node×2×4×3昆山劲荣精密机械有限公司根據材料組成不同鑄造・壓延（成形）・熱處理・去除殘留内力<機械的性質

>

拉力强度（kgf/mm2）耐力（kgf/mm2）

拉伸（%） 硬度（HB）

先端拉斷强度（kgf/mm2）

彈性系數（kgf/mm2）質量効果（MassEffect）形狀効果（ShapeEffect）棱角効果（CornerEffect）ABC昆山劲荣精密机械有限公司焊頭振幅質量的逆比M1V1M2V2節點Node半波長Gain(倍率)=V1V2M2M1昆山劲荣精密机械有限公司AD<CATENOIDALHORN的情况

>節點Node焊頭形狀與増幅率昆山劲荣精密机械有限公司關於焊頭壽命S-N曲線圖疲勞限度内力限界往返次數内應力,S斷裂往返次數,N疲勞限度内力限界往返次數調幅器使用限度10810101090.5sec×10回／分×480分×20,000Hz×100日=4800000000=4.8×109裂缝×××昆山劲荣精密机械有限公司焊頭型式的限度形狀角型・圓型頻率

15kHz/20kHz/30kHz/35kHz所需振幅與均勻152030351.00.50.661.33kHz一邊的長度昆山劲荣精密机械有限公司焊頭材料的特性材料鋁合金鈦合金鐵其他選定基準内應力限度（壽命）必要硬度（耐磨耗性）切削加工性價格（材料費與加工費）交貨期修改的容易度其他開始動力功率損耗發熱・放熱附着在塑件表面腐蝕表面處理焊頭振幅與形狀有關而與材料無關昆山劲荣精密机械有限公司治具的材料・種類主要的治具材料鋁鐵不鏽鋼特殊樹脂

（環氧系・氨甲酸酯系）一體式手動挾具治具的種類氣動挾具昆山劲荣精密机械有限公司承載治具的使用・構造・調整剛性不能產生共振工件置放放置方向放置的空間（基準面）熔接部的正下方之要求根據圖面，調整平面部的高度按需求分割，且可以調整在段差或倾斜部也可以調整不能有空隙汽缸驅動前後固定側面固定工件頂出工件預壓其他感應器有無工件上工件的置入位置上下组合匹配各汽缸感應器調整機能基準面水平微調昆山劲荣精密机械有限公司5.塑膠材料分析昆山劲荣精密机械有限公司熱可塑性塑膠熱硬化性塑膠非結晶塑膠半結晶塑膠聚乙烯聚丙烯聚酰胺树脂聚缩醛PETPBTPPS盐化乙烯树脂聚苯乙烯ＡＢＳ树脂ＳＡＮ树脂，ＡＳ树脂聚碳酸酯丙烯基聚砜改性聚苯醚热可塑性合成橡胶石炭酸树脂尿素树脂三聚氰氨树脂聚酯环氧树脂聚亚胺酯二甲苯树脂硅胶树脂塑料昆山劲荣精密机械有限公司塑料的特性溶融温度

温度低剛性

有摩擦係數

大熱傳導度

小吸水率

吸水率小充填劑

玻璃・滑石粉・炭酸钙（増量劑）

硅石（粒）・氧化鋁三水和物（抑燃劑）提高剛性（硬度）

-----到

20%水密・氣密的限度

-----35%

（垂直振動熔接）離型劑

塑膠附著離型劑使互熔性下降电镀及喷漆互熔性下降昆山劲荣精密机械有限公司123Kcalkg・℃50100150200250300℃Nylon662.75Acetal8.3Polystyrene(非結晶性樹脂）比熱與温度昆山劲荣精密机械有限公司w非晶性樹脂與半結晶性樹脂的比較ww半結晶性樹脂非晶性樹脂昆山劲荣精密机械有限公司℃Tg室温W

接合面内部温度上升昆山劲荣精密机械有限公司接合設計昆山劲荣精密机械有限公司JoinDesign①到ED為10mm

以下（0.5）1.50.50.050.560°R型肉厚達

1.5mm程度時昆山劲荣精密机械有限公司倒角的作用：掩盖及装饰（注塑变型）肉厚

1.0mm程度時JoinDesign②0.3（0.03）0.4（0.5）45°~

60°1.0R型很重要昆山劲荣精密机械有限公司肉厚約

0.8mm以下時JoinDesign③30°～45°0.250.03(0.4)0.50.40.8昆山劲荣精密机械有限公司肉厚

0.7mm以下時JoinDesign④

防止位置偏移(斷差)0.7＞0.25(0.5)(0.9)防止位置偏移引導孔防止位置偏移引導加厚部(0.7)昆山劲荣精密机械有限公司45°2.00.8以上<0.050.4WWShareJoin①

昆山劲荣精密机械有限公司0.8以上2.0<0.050.3ShareJoin②W昆山劲荣精密机械有限公司0.80.80.40.03ShearJointW昆山劲荣精密机械有限公司塑件的共振共振的發生與影響

（振幅分布）昆山劲荣精密机械有限公司横向滑動ED的横向滑動（無定位要求時）昆山劲荣精密机械有限公司熔接強度提高咬花面加工0.13～0.29 75μm0.30～0.44 115μm0.45以上 150μm提高強度方式ED高度咬花面深度可防止横向滑動昆山劲荣精密机械有限公司EnergyDirector通常的ED的高度

為正常的60%（上下都一樣）溶接強度提高十字交叉接口設計昆山劲荣精密机械有限公司DeadSpot（死點）直接的原因温度上升速度差主要因素局部樹脂性質熔融速度／速率鋼模接合線填充材／脫模劑吸濕振幅低加壓平衡過低／過高在段差附近塑件本身殘存之應力與

共振頻率之影響昆山劲荣精密机械有限公司熔接強度與熔接條件振幅・加壓力與熔接強度的關係熔接強度100振幅加壓力黏度下降→液態化・壓力變形・液態化／熔着層良好條件範圍昆山劲荣精密机械有限公司振幅與施力剖面施力振幅施力

N振幅 %昆山劲荣精密机械有限公司加壓力剖面

(PA)無斷面

有斷面昆山劲荣精密机械有限公司階段性振幅熔接的優點分子配列的改善

? (Yes)樹脂的劣化或脆化? (No)残留内力的减低

? (Yes)熔接壓傷痕减少

(Yes)耐藥品性的提高

(Yes)昆山劲荣精密机械有限公司5.

熔接設定操作昆山劲荣精密机械有限公司

熔接能量振幅

×

加壓力

×發振時間

焊頭設計

調幅器

振幅控制

壓力（氣壓值）

下降速度

機械止動器

發振的控制

=決定熔接能量的要素昆山劲荣精密机械有限公司最大出力[%]振幅[