上海皇润超声波HR系列 15KHZ超声波焊接机

超声波焊接塑料件产品的结构设计

塑胶产品用超声波焊接工艺在结构设计时应考虑超声波焊接时振动波的传送距离、压力作用下塑胶成型品受力面积和受力均衡的问题，该设计会影响到超声波焊接的稳定性。下面我们用图文的方式解说下成型品塑胶结构的设计案例。

（1）接合部的形状设计

接合部的形状以圆形为佳。在不得已的情况下，一定要设计成角形或异形形状时，则各边缘倒R角，或尽可能地设计成对称形状。

（2）设计时需要注意超声波传递距离

到焊接部的距离越短，焊接能源的损失就越小。可进行良好的焊接作业。

但是，若圆柱形的成型品为薄型大平板时，焊接位置略高于平板，则从圆柱形接触部分取出等对成型品形状进行必要的修改。参考

（3）与圆柱形工具相接触的成型品设计案例

与圆柱形工具相接触的成型品，尽可能的轻量化，且形状简单。

当与圆柱形工具相接触的成型品含有金属嵌件、轮毂等附件时，因焊接能源传递不及时，很容易导致焊接不良

。 有时还会因共振造成金属嵌件部分的融化，轮毂等凸出部分发生破裂。 所以，凸出部分、嵌件等必须放在固定的夹具上，在万不得已的情况下，请倒R角等以增大制品的强度。

（4）圆柱形工具的接触面设计案例

请将圆柱形工具的接触面及接合面设计为平面。 若设计为阶梯形的话，则会引发焊接能源的传递不均匀，容

易造成焊接不良的。

（5）设计时需考虑焊接产品变形

有必要控制被焊接品的翘曲变形。若发生翘曲变形时，就会导致焊接面的结合不良， 焊接状态不均匀、强度下降、密封性不良等问题。

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产品用超声波焊接工艺需要满足三个基本条件才能达到理想的效果

1.两个塑胶材料是否可以熔接：不同种材质之间有的能更好地焊接，有的是基本能相熔，有的是不相熔的。同一材料之间熔点是相同的，从原理讲是可以焊接的，但是当要焊接的工件的熔点大于350℃时，就不在适合用超声焊接了。因为超声是瞬间使工件分子溶化，判断依据是在3秒之内，不能良好熔接，就应该选择其它焊接工艺。如热板焊接等。一般来讲ABS料是容易焊接，尼龙或PP料是难熔接的。

2.塑胶件要加合理的超声波焊线：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。另外超声波是纵向传波的，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，工件的壁厚不能低于2毫米，否则不能良好熔接，特别是要求气密的产品。

3.产品定位结构要设计合理：在产品研发设计前我们要考虑到做好成品的外观，两个合成的塑胶件接缝位置是否错位刮手，依靠超声波固定夹具来解决焊接后错位是错误的，产品放入夹具太紧会刮伤，制作夹具默认放大单边0.1mm，那么产品没有定位的情况下，焊接好的成品会有0.2mm的错位，超声波厂家也有做气动或手动工装夹具来固定产品避免错位，生产速度和夹具制造成本都会造成不必要的开支。有经验的工程师应该都知道，没有美工线的产品在装配变形后极易引起上下盖错位，从而导致刮手。超声也是一样，也有错位的机率，为了防止有刮手现像，好还是做一点美工线在上面。

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超声波焊接以后产品内部零件损坏，怎么解决？

超声波焊接后产品零件损坏的原因分析如下：

1）.超声波焊接机功率太强造成；

2）.相反在有些情况下需要加超声波的能量，使高能量的超声波在尽可能短的时间内完成焊接，较短的时间不足以对产品结构造成破坏；

3）.超声波变幅杆能量输出太强；

4）.底模治具受力点悬空，受超声波传导振动而破坏；

5）.塑料制品高、细成底部直角，而未设缓冲疏导能量的R角，致使应力集中而造成破坏；

6）.不正确的超声波加工条件.

7）.塑料产品之柱或较脆弱部位，开置于塑料模分模在线；

　　所以当我们的产品经超声波焊接作业而发生变形时，从表面看来好像是超声波焊接的原因，然而这只是一种结果，塑料产品未熔接前的任何因素，熔接后就形成何种结 果。如果没有针对主因去探讨，那将耗费很多时间在处理不对症下药的问题上，而且在超声波间接传导熔接作业中(远场超声)，6kg以下的压力是无法改变塑料的 轫性与惯性。所以不要尝试用强大的压力，去改变熔接前的变形(焊接机高压力为6kg)，包含用模治具的强迫挤压。或许我们也会陷入一个盲点，那就是从表 面探讨变形原因，即未熔接前肉眼看不出，但是经完成超声波焊接后，就很明显的发现变形。其原因乃产品在焊接前，会因导熔线的存在，而较难发现产品本身各种 角度、弧度与余料的累积误差，而在完成超声波焊接后，却显现成肉眼可看到的变形。

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20K2000W超声波焊接机

超声波焊接后产品内部电子元器件损坏的解決方法：

1.提早超声波发振时间（避免接触发振）；

2.降低压力、减少超声波焊接时间（降低强度标准）；

3.减少机台功率段数或小功率机台；

4.降低超音波模具扩大比；

5.底模受力处垫缓冲橡胶；

6.底模与制品避免悬空或间隙；

7.HORN（上模）掏孔后重测频率；

8.上模掏空后贴上富弹性材料，如硅胶等。

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超声波模具损坏的原因

塑胶制品在用超音波塑胶熔接机焊接时需要做相应的超声波夹具,模具分为上模和下模，下模主要起固定作用，模具穴内做光滑，避免塑胶刮伤，上模不仅要做和超声波焊接机相同的频率，还要考虑塑胶制品的材质，熔点来设计模具的振幅，设计超声波模具的振幅作用就是增强机器的功率。产品容易焊接的振幅会适当的做小一点，振幅越大模具寿命越短，振幅做的太小，设备功率不足的情况下，有些比较难焊接的材质就会因为焊接时间太长导致塑胶制品表面划伤。

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经***，超声波模具容易坏的因素在于模具频率的设计和电流阻抗，电流偏大的模具就容易被震裂，从计算机辅助设计有限元素分析发现，当超声波焊头的振幅不均匀时，其超声波焊头的内交变应力会集中，且会因有斜振动或斜摆振动而产生内交变应力，此时超声波模具斜振动的位置如是在沟槽接近小端处，即可能会造成该处破裂。超声波模具振幅不均在加工时需耗较长的熔接时间，且熔接强度是不一致，更甚者会造成加工物的破坏。制作超声波模具在设定好的尺寸用精度较高的加工机床做出来的数据误差小，超声波在模具传输中波速均匀，力度平衡，会增加模具的寿命。

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超声波模具温度太高怎么办

超声波焊接机在进行塑胶焊接工作中超声波振动系统的温度在任何时候都不能超过摄氏85℃。超声波振动系统（包括超声波换能器、超声波模具）使用时会发热，这主要是由三个原因引起的：

一是在塑料焊接的时候被焊工件会发热或被超声波处理的物质会发热，或超声波模具（工具头）、超声波变幅杆长时间工作会发热，这些热量都会传递到超声波模具上。

二是超声波换能器本身的功率损耗。既然做不到能量转换效率，损耗的那部分能量必然转换成热量。温升会导致换能器参数变化，逐渐偏移佳匹配状态，更严重的是温升会导致压电陶瓷晶片性能的劣化。这反过来又促使换能器工作状态更坏，更快地升温，这是一个恶性循环。所以我们必须给以换能器良好的冷却条件，一般是常温风冷；如有必要，也可采用冷风风冷。在正常情况下，这两点引起的温升也是正常的，在正常的冷却条件下，不会有大的问题。

在实践中我们发现，还有第三个原因，就是客户在使用时没能将换能器与驱动电源匹配到佳工作状态，这引起的发热是很大的，而且是不可控的，会产生严重的后果。振动系统中任何一个部位发热，都将影响整个系统的工作状态，轻者造成工作不稳定，过载，电流大。严重的将造成超声波换能器、超声波模具、或者超声波发生器损坏。

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超声波切水口注塑料口工艺

超声波振动水口切除.利用超声波的原理将注塑好的塑胶件水口振落;振落的塑胶件光滑漂亮无毛刺；小型塑胶配件/压克力钻/苯料钻/树脂钻/AB钻及相关纽扣的切割加工，每次切除震落水口只需在0.5~1S内完成，只需1~2秒即可切割完成，而且切割下来的钻表面光滑，切口无毛边和尾巴。

　　手机机壳、按键、装饰片、塑胶玩具及各种电子产品在注塑完成之后，一般都会连接有水口料(残留料)。　　　

在现有技术中，处理和分离产品的水口料主要有以下两种方式：

　　其一、人工用剪钳将产品边缘的水口料剪掉，用这种方法处理水口料时，容易出现操作失误而造成品质问题，故人工用剪钳剪水口有如下缺陷需要人一手拿产品，另一手拿剪钳将产品与水口料剪掉分离，操作过程繁杂。如一产品出模数位1*8，按剪一个水口 2秒，现在8个水口就需要20秒，每小时1800个产品，远远达不到生产产能，并且人工剪水口时间长会导致疲劳，手指疼痛，使人精力不集中，产生品质问题，人工手动操作还受个人主观意识的影响，其剪出来的水口长短不一、速度的快慢都存在着随意不确定性，这样直接影响产品的质量。如水口剪长、刮花产品等，导致物料报废。

其二、开五金冲切模具将产品边缘的水口冲切掉，用这种方法处理水口料时，同样容易出现操作失误造成的品质问题出现，故开五金冲切模具水口有如下缺陷：

? 1.需要人一手拿产品放入开好的开五金冲切模具里面定好位，另一手将手啤机压下来，将产品和水口分离， 冲切时间长会导致疲劳，手指疼痛，使人精力不集中，产生品质问题，人工手动操作还受个人主观意识的影响，其速度快慢不一。这种方式处理出水口如一产品出模数位1*8，按一次冲切完成计算需要6秒，现在8个水口就需要6秒，每小时4800个产品，生产产能比上一种方式提高60%，但是相对产能还是比较低。并且这种方式处理水口还有一个重要的缺陷如下一款产品在开发阶段难免会对产品结构做相应的更改，故冲模是按产品来制作的，是不可以随便更改的，有些产品因结构需要更改产品，导致冲切模具无法使用，必须重新按更改后的新产品制作冲模，一套模具报废。

?2.冲切模具对产品和水口尺寸要求很高，因注塑出来的产品会有不同程度的缩水现象，往往因为缩水现象导致冲模尺寸和产品尺寸对不到，需要更改冲模，还有水口不能变形，有一点变形也对不到冲模。

超声波切水口