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超声波塑料焊接机的焊口设计

超声波塑料焊接机的焊口设计


合理的焊口结构是保证最佳焊接效果的关键条件之一,各种焊口设计又取决于多种因素,如材料类型、零件形状和焊接要求(即强度、密封、外观等)。

图一表示典型的导能焊线设计。对于某些需要高能量的树脂(即晶型、低刚度或高熔点的非晶型),其导能焊线尺寸应同比加大1.5~2倍。当焊件没有密封要求时,则可以将焊线设计成断续的,以减少能量损耗。


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图一


图二表示外侧遮蔽的焊口设计(必要时也可设计成双向遮蔽),这样可避免向外溢料,以保证外观质量。设计时应保证a≥b。


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图二


图三表示需要严密封接时所用的剪切焊接法。特别适合于晶型树脂(PP、PE、Nilon、POM等),对于超过焊件本体强度的连接要求,建议熔深为壁厚的1.25倍。剪切量与焊件尺寸成正比,一般取值0.2~0.5mm。剪切焊接的夹具必须限制下工件向外挠曲变形,而超声波声头与上工件作用面应尽可能靠近焊口(象是一个盖子),以防上工件向内挠曲。对于中间壁剪切焊,则可采用图四所示的榫槽结构,以避免挠曲变形。


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图三


由于超声波能量传递中的高压强和剧烈振动,所以在焊口设计中还应避免以下结构隐患:

1、超声波声头和(或)超声波工装与焊件接触面太小,容易在焊件表面产生压痕和熔斑。建议该接触面积应大于焊接面积的三倍,且尽可能正对焊接处(图二)。

2、盖状上工件太薄,容易在共振下开裂,或“击穿”,建议加筋处理(图二)。

3、细小附件与主体连接处强度太弱,容易振断,建议在根部加一圆R(图三)。

4、结构承力不好,致使能量不能有效地传递到结合面上。如无法避免这种设计,则应将超声波声头及超声波工装的着力面改在承力良好的位置(图四)。


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图四


此外,工装夹具也在很大程度上影响焊接效果,被焊工件的材料、形状、壁厚及不对称性等因素均可能影响能量向界面的传递。这都需要精心设计工装夹具,以保证焊接界面的均匀承力。

对于某些焊件,结合面可能过于严合而不能产生相对位移,这时可适当降低超声波工装的刚性,以保证在结合面产生异相状态。




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