超聲波焊接對整體塑料件的要求
如今超聲波焊接工裝已經(jīng)在眾多的塑膠焊接行業(yè)種廣為推廣,而超聲波焊接又可用在多種材料上,下面我就對塑料件設計中使用超聲波焊接的要點(diǎn)進(jìn)行舉例說(shuō)明。
1.1塑料件的結構
塑料件必須有一定的剛性及足夠的壁厚,太薄的壁厚有一定的危險性,超聲波焊接時(shí)是需要加壓的,一般氣壓為2-6kgf/cm2 。所以塑料件必須保證在加壓情況下基本不變形。
1.2罐狀或箱形塑料等
在其接觸焊頭的表面會(huì )引起共振而形成一些集中的能量聚集點(diǎn),從而產(chǎn)生燒傷、穿孔的情況,在設計時(shí)可以罐狀頂部做如下考慮
(1) 加厚塑料件
(2)增加加強筋
(3)焊頭中間位置避空
1.3尖角
如果一個(gè)注塑出來(lái)的零件出現應力非常集中的情況,比如尖角位,在超聲波的作用下會(huì )產(chǎn)生折裂、融化。這種情況可考慮在尖角位加R角。
1.4塑料件的附屬物
注塑件內部或外部表面附帶的突出或細小件會(huì )因超聲波振動(dòng)產(chǎn)生影響而斷裂或脫落,例如固定梢等。通過(guò)以下設計可盡可能減小或消除這種問(wèn)題:
(1) 在附屬物與主體相交的地方加一個(gè)大的R角,或加加強筋。
(2) 增加附屬物的厚度或直徑。
1.5塑料件孔和間隙
如被焊頭接觸的零件有孔或其它開(kāi)口,則在超聲波傳遞過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生干擾和衰減,根據材料類(lèi)型(尤其是半晶體材料)和孔大小,在開(kāi)口的下端會(huì )直接出現少量焊接或完全熔不到的情況,因此要盡量預以避免。
1.6塑料件中薄而彎曲的傳遞結構
被焊頭接觸的塑件的形狀中,如果有薄而彎曲的結構,而且需要用來(lái)傳達室遞超聲波能量的時(shí)候,特別對于半晶體材料,超聲波震動(dòng)很難傳遞到加工面,對這種設計應盡量避免。
1.7近距離和遠距離焊接
近距離焊接指被焊接位距離焊頭接觸位在6mm以?xún)?,遠距離焊接則大于6mm,超聲波焊接中的能量在塑料件傳遞時(shí)會(huì )被衰減地傳遞。衰減在低硬底塑料里也較厲害,因此,設計時(shí)要特別注意要讓足夠的能量傳到加工區域。
遠距離焊接,對硬膠(如PS,ABS,AS,PMMA)等比較適合,一些半晶體塑料(如POM,PETP,PBTB,PA)通過(guò)合適的形狀設計也可用于遠距離焊接。
1.8塑料件焊頭接觸面的設計
注塑件可以設計成任何形狀,但是超聲波焊頭并不能隨意制作。形狀、長(cháng)短均可能影響焊頭頻率、振幅等參數。焊頭的設計需要有一個(gè)基準面,即按照其工作頻率決定的基準頻率面?;鶞暑l率面一般占到焊頭表面的70%以上的面積,所以,注塑件表面的突超等形狀最好小于整個(gè)塑料面的30%。一滑、圓弧過(guò)渡的塑料件表面,則比標準可以適當放寬,且突出位盡量位于塑料件的中部或對稱(chēng)設計。
塑料件焊頭接觸面至少大于熔接面,且盡量對正焊接位,過(guò)小的焊頭接觸面,會(huì )引起較大損傷和變形,以及不理想的熔接效果。
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