塑胶构件焊接工艺超声波.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,塑胶构件焊接工艺超声波,塑胶构件焊接工艺超声波塑胶构件焊接工艺超声波构造件拆分与连接产品设计要素：,功能,外观,材料,成型方法,质量控制方法,检测方法,第一页，共47页。,构造件拆分与连接,产品设计要素：,功能,外观,材料,成型方法,质量控制方法,检测方法,第二页，共47页。,构造件拆分与连接,塑胶构造件拆分要素：,功能,外观,材料,连接方法,质量控制方法,检测方法,第三页，共47页。,构造件拆分与连接,塑胶构造件连接方式选择要素：,承受载荷的面积和大小,承受载荷的类型,几何形状,使用环境,可重复性、可靠性,期望寿命,第四页，共47页。,螺丝连接,扣位连接,铆合连接,过盈连接,机械连接,粘接,胶粘,焊 接,激光焊接,感应焊接,接触电,阻焊接,热气焊接,挤出焊接,超声波焊接,热板焊接,旋转焊接,振动摩擦,焊接,高周波焊,接PVC,塑胶构件连接种类,构造件拆分与连接,第五页，共47页。,主要探讨塑胶焊接工艺：,超声波焊接,热板焊接,摩擦焊接,旋转焊接,振动摩擦焊接,构造件拆分与连接,第六页，共47页。,超声波焊接,A,、超声波焊接,第七页，共47页。,A,超声波焊接,一、超声波焊接特点：,快捷、操作方便容易,焊接强度大、密封效果好,节能,工作环境干净，无需配置散烟、通风装置,本钱低、效率高,适用范围广可用于绝大多数热塑性聚合物,第八页，共47页。,A,超声波焊接,把,50/60Hz,电能转换成一定频率的高频电能,把高频电能转换成机械振动能,增大机械振幅,频率发生器,换能器,变幅杆,焊头,焊接设备,上工件,焊接面,能量集中器导融线吸收振动能温升熔融，在压力下凝固接合,二、超声波焊接原理：,传递振动能,增大振幅、有效传递振动能,第九页，共47页。,A,超声波焊接,-,超声波焊接原理,边缘一定范,围内存在的,横向振动,工件面上近乎垂直的振动,焊头发波示意图,5,”,3.54,”,此范围振幅最为均匀,焊头,第十页，共47页。,A,超声波焊接,三、影响塑件焊接质量的因素可焊接性,聚合物构造,熔化温度,硬度柔韧性,化学构造,添加物,第十一页，共47页。,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,聚合物构造,非结晶聚合物,分子排列无序,有明显的使材料逐步变软、熔化及至流动的温度Tg玻璃化温度,能有效传输超音速振动,实现良好焊接的压力/振幅范围宽。,第十二页，共47页。,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,半结晶型聚合物,分子排列有序,有明显的熔点Tm熔化温度和再度凝固点,固态的结晶型聚合物富有弹性，能吸收局部高频机械振动,超声波振动传递效果较差,熔融材料易于迅速凝固,第十三页，共47页。,半结晶型聚合物,非结晶型聚合物,两种聚合物声波/振动传输效果比较,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,第十四页，共47页。,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,如要获得较为满意的焊接质量，相对非结晶聚合物，半结晶聚合物需要更高的振幅,/,能量。,所以，在设计半结晶性材料构件的焊接时，必须注意这类材料的特殊性。,在构件的构造，强度、刚性、焊口构造、超声模头的有效接触及夹具要求等设计方面需特别关注，才能取得超声波焊接的成功。,第十五页，共47页。,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,熔化温度,聚合物的熔点越高，其焊接所需的超音波能量越多,第十六页，共47页。,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,硬度柔韧性,材料的硬度大小影响了超声波振动的传输效果。,硬度越大，其传输超声波的效果越好焊接性越好。,第十七页，共47页。,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,化学构造,热塑性与热固性,热塑性聚合物：,线型高分子，受热情况下分子间可互相移动流动。此类聚合物可以在加热时熔融。可用于超声焊接。,热固性聚合物：,交联型高分子，受热情况下分子不会产生流动相对滑移。故加热时，不会熔融。此类聚合物不能用于超声焊接。,第十八页，共47页。,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,添加物,常用填充物：,玻璃纤维GF、矿物粉末滑石粉TALC,第十九页，共47页。,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,对焊接性影响：,据资料记载：,非结晶型聚合物参加填充物不影响焊接性。,半结晶型聚合物：,参加量10%，焊接性能恶化,第二十页，共47页。,常用材料的焊接性,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,第二十一页，共47页。,我们需要重点关注的是：,非结晶型和半结晶型聚合物的焊接性能差异。,半结晶型聚合物的焊接性能相对较差。,一般情况下，非结晶型聚合物有相容的可能，而半结晶型聚合物几乎不相容。,如果你需要选择半结晶材料超声焊接，需要特别留意之前的成功或失败经历及构造差异。,A 超声波焊接-影响塑件焊接质量的因素可焊接性,第二十二页，共47页。,A,超声波焊接,四、超声波焊接在塑件构造中的应用：,焊接,铆焊,嵌件焊,点焊,叠合,封口,/,切断,以上应用只是焊接的不同形式，区别在于熔融面的位置变化，原理不变。,焊接结构,第二十三页，共47页。,A,超声波焊接,五、焊口设计,一般分为两种根底模式：,端面式,剪切式,在实际应用中常在此根底模式上合理的组合运用,第二十四页，共47页。,A,超声波焊接,焊口设计,端面式,相对剪切式,导融线,能耗较小,焊接面是平面时，焊接密封性较好,焊接强度较差,抗疲劳性能较差,较适宜于非结晶聚合物焊接,对于半结晶聚合物，工艺调整范围较窄,有密封要求的焊接，焊接面的平面度及表,面质量要求较高,第二十五页，共47页。,A,超声波焊接,焊口设计,剪切式,相对于端面式,熔接深度,干涉量,底模,最小導入之尺寸,能耗较大,焊接强度较大,回转面或不存在小角度面焊接密,封性较好,抗疲劳强度性能较优越,径向尺寸公差要求较严,焊接壁刚性要求较高,不适宜焊接硬度较低的材料,不适宜尺寸较大的焊件,第二十六页，共47页。,A,超声波焊接,六、近场焊接与远场焊接,焊头,焊头,夹具,近场焊接,远场焊接,第二十七页，共47页。,A,超声波焊接,近场焊接与远场焊接,有资料规定：在20KHz系统中，将焊头/上焊件界面到焊接界面之间的距离小于6mm的称为近场焊接；大于6mm的称为远场焊接。,当声波频率是20KHz时，由于聚合物构造差异，声波在聚合物中的波长约为6cm13cm。,第二十八页，共47页。,A,超声波焊接,近场焊接与远场焊接,近场焊接：,20kHz操作系统中，焊头与焊接面距离远小于波长。焊接面与焊头外表的振幅几乎相等。,此类焊接质量易于控制。,远场焊接：,焊头距离焊接面距离近于或大于波长，焊接面的振幅取决于声波在聚合物中的传输性质。,较近场焊接：耗能大、焊件伤害大。,此类焊接质量更加难以控制。,第二十九页，共47页。,A,超声波焊接,近场焊接与远场焊接,所有焊接尽量使用近场焊接,半结晶聚合物焊接不建议使用远场,第三十页，共47页。,A,超声波焊接,七、焊接工艺,焊头,焊头,焊头,焊头,预触发区,焊头下降,下冲程,焊接过程,保压过程,焊头回位,上冲程,第三十一页，共47页。,A,超声波焊接,-,焊接工艺,超声波焊接工艺局部依赖于焊接设备的类型,设备,不同供给商提供的设备有很大的差异，影响实际运用,的主要因素是：,工艺模式、操作频率、最大实际功率,第三十二页，共47页。,A,超声波焊接,-,焊接工艺,注：人耳可闻声音频率大约为小于,18KHz,。,设备频率、最大功率、输出振幅相对参数参考值,操作频率,（,KHz,）,功率（换能器）,（,KW,）,换能器输出,（振幅,m,）,备 注,10,20,6,3,40,20,高功率、有噪音,20,30,3,1,20,10,中功率、中等噪音,40,75,1,0.4,10,5,低功率、安静,第三十三页，共47页。,A,超声波焊接,-,焊接工艺,注：前两位数表示频率，后两位数表示功率。,我公司现使用超声设备型号：,国产常荣：1525、1530、1542,必能信：2021,第三十四页，共47页。,A,超声波焊接,-,焊接工艺,必能信焊接机可选工艺模式：,时间模式超声波振动到达预定时间停顿焊接。不考虑其它参数。,能量模式超声波振动保持直至到达预定能量值停顿焊接。不计其它参数。,坍塌模式焊接到达预定位移量停顿焊接。不计其它参数。,最大功率模式瞬时功率到达预设功率停顿焊接。,接触探测模式焊头到达预定的位置焊头接触到夹具停顿焊接。,绝对距离模式设定焊头下落开场到焊接停顿的距离。,国产常荣焊接机工艺模式：时间模式,第三十五页，共47页。,A,超声波焊接,-,焊接工艺,时间模式主要工艺参数：,压力,延时时间,焊接时间,保压时间,输入功率,第三十六页，共47页。,A,超声波焊接,八、焊接构件设计应注意的问题,上焊件,下焊件,第三十七页，共47页。,A,超声波焊接,-,焊接构件设计应注意的问题,上焊件,焊接面的初始接触面积最小化如导融线,内转角防止直角设计,在垂直于焊接面的空间范围防止出现孔/槽,尽量使用近场焊接,防止出现薄膜效应,注意凸出构造或附加物的焊伤或脱离,确保焊头与上焊件的接触受压面积足够大,第三十八页，共47页。,下焊件,确保足够的强度和刚性,方便在夹具中的有效定位支撑足够和定位准确,在垂直于焊接面的空间范围，应尽量防止出现空洞。如必须，应尽量远离焊接面且尽量减小空洞的构造尺寸,上、下焊件需包含有效的对中和导向构造,A,超声波焊接,-,焊接构件设计应注意的问题,第三十九页，共47页。,在满足性能、外观要求的同时，我们还要为工艺过程考虑：即，尽量让我们的设计质量可以在较宽的工艺范围内实现,确保焊接质量的构造设计两个原那么：,上工件能够有效的把声波传递到焊接面，并尽量减少能量损失,下工件确保对声波能量的吸收尽量小,小提示：,A,超声波焊接,-,焊接构件设计应注意的问题,第四十页，共47页。,焊接终止定位：一般不建议使用构造定位,导向、定位：设计中常出现缺失,焊接方式选择：端面、剪切、端面+剪切,焊接缺陷：,假焊：材料、构造、工艺、工装,焊伤：构造、焊口设计、焊头接触面位置及面积、,工装、功率,设计中常见的几种现象说明,A,超声波焊接,-,焊接构件设计应注意的问题,第四十一页，共47页。,案例：,4672,4655,第四十二页，共47页。,案例：,9593,第四十三页，共47页。,谢 谢,第四十四页，共47页。,第四十五页，共47页。,谢谢大家！,结 语,第四十六页，共47页。,内容总结,塑胶构件焊接工艺超声波。把50/60Hz电能转换成一定频率的高频电能。硬度越大，其传输超声波的效果越好焊接性越好。非结晶型和半结晶型聚合物的焊接性能差异。如果你需要选择半结晶材料超声焊接，需要特别留意之前的成功或失败经历及构造差异。端面式相对剪切式。剪切式相对于端面式。回转面或不存在小角度面焊接密。较近场焊接：耗能大、焊件伤害大。能量模式超声波振动保持直至到达预定能量值停顿焊接。谢谢大家,第四十七页，共47页。,