振动焊接作业规范.doc

振动焊接原理
基本原理是利用换能器，使高频电子能转换为高频机械振动，超声波焊接是在塑胶组件上，通过二万周/秒（20KHZ）之高频振动，使塑胶和塑料胶和金属而产生一秒钟二万次的高速熟磨擦，令塑胶溶合。按其方式可分为直接与传导二种熔接法。
直接熔接：即先使材质如线或带相互重叠，固定于塑胶熔接机之夹具上，让其能量转换器（HORN）直接在上面产生音波振动效能而熔接。
传导熔接：即熔接时，离超声波振动，隔一段距离籍其音波振动传导熔接。

特点：
A、可熔接除铁氟龙以外的热可塑性塑胶；
B、熔接时间极为短暂，通常范围（0.05-1秒）；
C、可经由介质如水，油等熔接于接合面
D、熔接效果，可达气密、液密等密封效果；
E、可作直接与传导熔接；
F、熔接能量因塑胶材质而异，而且并非超声波振动全部材质，只选择适合发生的振动面生熟，所以产品表面无伤痕之
顾虑，此为传道熔接之特色。在较硬的塑胶质熔接时，更能发挥其熔接效果；
G、  超声波熔接不会产生如化学药剂之毒性，为一安全的熔接加工；
H、 无须添加任何粘剂，操作简更快捷。

应用：
超声波应用范围极广，一般我们均熟悉被应用于医学、军事上，其中在工业领域中应用也极广泛。如超声波清洗，超声波熔接，超声波打磨抛光等等。在超声波熔接中，应用范围有：
1、   熔接；2、埋植；3、成型；4、铆接；5、点焊；6、振落（切除）；7、热熔

故障分析与对策
问     题
解  决  方  法
焊接不足
增加焊接时间
调大上模接触工作的深度
增加压力
焊接过量
减少焊接时间
减少压力
调小上模接触工作的深度
焊件接合面不坚固
增加焊接时间
增加保压时间
调大上模接触工作的深度
增加压力
焊接后、产品表面损坏
减少焊接时间
减少压力
检查焊头与被焊件的位置是否适当
检查焊件与底模是否接触
检查底模是否固定
系统出现过荷
减少压力
调节频率旋钮
检查焊头与变幅杆的接面是否松动
更换大功率焊接机
焊件接合面焊接不均匀
检查焊件的大小（上、下是否吻合）

加垫片于底模
重新设计底模或焊头
在焊接时检查焊件是否移动
检查焊件与底模是否接触恰当
一件塑料成品可能由多种材料或部件制成，要将各部件结合起来，可使用机械固定件、粘合剂及焊接工艺加工。三种接合方式中，以焊接工艺的效果最佳，而且焊接形式多样，可根据不同材料、尺寸、用途而使用不同的焊接工艺。

机械固定件、粘合剂和焊接工艺均可将两种工程塑料接合。机械固定件可快速将两种部件连接，但接缝的防漏功能较差，局部应力也会使聚合物材料之间脱离。

粘合剂可提供良好的特性，形成防漏功能优良的接缝，可是，粘合剂处理难度较大，固化速度慢。同时，采用粘合剂粘合时，接缝准备和表面清洁度要求较高。

焊接可产生粘合稳固的接缝，其机械特性接近于母体材料。塑料焊接仅限于热塑性聚合物，原因在于热塑性材料可通过加热而软化。热固性聚合物在硬化之后，无法通过加热而软化。与金属相比，热塑性聚合物焊接所需的热量较少。

塑料焊接工艺可分为两类：

A）机械移动式焊接工艺：超声焊接、摩擦焊接和振动焊接。
B）外部加热式焊接工艺：热板焊接、热气焊接和植入焊接。

超声焊接

超声焊接法通过机械高频振动而形成接缝。待装配的部件加压夹持于振荡焊头和固定焊头之间，然后与接触面呈直角，接受频率为20～40KHz的超声振动。交替式高频应力在接缝界面处产生热量，从而形成优质的焊接。用于这一工艺的工具十分昂贵，因此，适宜在生产量较大时采用。

超声波焊接装置

此焊接法仅适用于焊接长度不超过数厘米的小型部件。应用领域包括在多头机上焊接医疗器材所用的阀门和筛检程序、盒体、汽车部件、吸尘器外壳等。

摩擦焊接

热塑性塑料摩擦焊接（也称为“旋转焊接”）与金属焊接的原理相同。在这种焊接工艺中，将一片基材固定，另一片基材以受控的角速度旋转。当部件压合在一起时，摩擦热导致聚合物熔融，冷却后即形成焊接。主要焊接参数包括：旋转速度、摩擦压力、锻压压力、焊接时间和熔化长度。

摩擦焊接能产生优良的焊接质量，焊接工艺简单，重复性强。但也由于其工艺简单，所以仅适合于至少有一个部件是圆形且不需要角度对齐的应用领域。

振动焊接

振动焊接也称为线性摩擦焊接。两件热塑性部件在适当的压力、频率和振幅下相互摩擦，直到产生足够的热量使聚合物熔融为止。振动停止后，部件彼此对齐，熔化的聚合物固化后形成焊接。振动焊接类似于旋转焊接，区别在于运动为直线运动而非旋转运动。这一焊接法十分快速，振动频率一般为100～240Hz，振幅为1毫米～5毫米。

此焊接工艺的主要优点在于能高速焊接大型复杂线性部件。其它优点还包括：能同时焊接多个部件，焊接工具简单，几乎能焊接所有热塑性材料包括注塑部件、挤塑部件、吹塑部件、热成型部件、发泡部件和冲压部件，主要用于汽车和家用电器行业。

Dukane推出的两款振动焊接设备VWB3500（965mm×455mm）及VWB3700（1320mm×610mm），适用于焊接以玻璃充填及高效性塑料制成的汽车、家电及医疗设备部件。电磁振动头特别耐用，由于没有支承面，因此无须润滑。焊接头经过优化设计，可容纳高频的重型工具，所以焊接时间较短。

线性换能器可由控制器编程，确保升降台保持的精准高度、减速点、焊接开始时间及距离。设定快速，利用自动调校功能可自动找出焊接头的共振频率。其它标准特色还包括：距离焊接、时间焊接、可编程振幅、多重设定及三级密码保护。

振动焊接尤其适合热塑性材料，包括无定形树脂如ABS/PCPVC、PMMA及PES；半结晶树脂如HDPE、PA、PP、TPO。Dukane的焊接机可接合汽车部件，例如进气歧管、仪表板、尾灯及保险杠等；航空用途如HVAC管、内饰灯及储存箱；家电则有洗碗机的泵及喷水臂、洗涤剂的喷洒器及吸尘机外壳。

热板焊接

对于塑料接合来说，热板焊接是最简单的批量生产技术。高温热板夹于待接缝的表面之间，直到软化为止。此时，将热板抽出，两表面在受控压力之下贴合，保持一段特定的时间后合在一起。然后，让熔融表面冷却，形成焊接。焊接工具或加热组件配有内置电热器，以避免塑料粘连于焊接工具上。

温度一般介于180℃～230℃之间，具体根据待焊接材料的厚度和类型而定。这种焊接方法常用于焊接供气、供水、污水、排水塑料管及化工行业所用塑料管的端头；将加油管和接头焊接于汽车用吹塑油箱上。

多种日常用品都采用这一焊接工艺，例如：吸尘器外壳，洗衣机和洗碗机部件、制动液油箱、后灯、指示灯等汽车部件。热板焊接法的弊端在于焊接速度较慢。小型件焊接时间一般为10秒～20秒，大型管焊接时间长达30分钟。

热气焊接

热气焊接法与氧炔金属焊接法相似。唯一的区别在于：氧炔焊所用的明火由热气流代替。压缩空气、氮气、氢气、氧气或二氧化碳通过焊枪时由电热盘管加热。

热气焊接法是一种热塑性材料的组装制作工艺。这一焊接法源于20世纪中期，利用加热的气流（通常为空气）将热塑性塑料基材和热塑性塑料焊条加热和熔化。基材和焊条熔融后形成焊缝。为确保有效焊接，必须在焊条上施加适当的温度和压力，还应确保合适的焊接速度和焊枪位置。

主要用途包括化学品存储容器、通风管道和汽车保险杠等注塑件维修等。氮气用于氧气敏感的材料，如聚乙烯；氧气则形成更高的焊接强度。压缩空气能确保较好的效果，成本低廉，因此，在热气焊接中广泛常用。

可焊接的塑料包括PVC、聚乙烯、聚碳酸酯和尼龙。这一焊接方法的主要优点在于能焊接大型、复杂的部件，但是焊接速度慢，焊接质量完全依赖于焊工的技能。

植入焊接

在植入焊接中，首先将金属嵌件夹在待接缝的部件之间，然后通过感应或电阻方式加热。采用电阻焊接时，要求沿接缝放置电线将电流传导到植入件中；采用感应焊接时则不需要这种方式。热塑性塑料沿植入件周围熔融，围绕其周边流动形成焊缝。植入焊接法已用于焊接大型部件等的复杂接缝，包括汽车保险杠、电动汽车和游艇船壳。

激光焊接

激光焊接适合于将片材薄膜和成型热塑性塑料焊接。焊接时，激光光束将塑料熔融于接缝区。激光机发出强烈的辐射光束（通常位于电磁光谱的红外线区），集中于待接缝的材料表面。这样，就在分子中产生了共振频率，令周边材料温度升高。

Dukane的振动焊接设备激光焊接机

激光焊接是一种大批量生产工艺，其优点在于不产生振动可将弧光灼伤降低到最低限度。其它优势包括：光束强度可控，可尽量避免部件变形或受损；激光光束集中，便于接缝准确成型；这种工艺属非接触式工艺，既清洁又卫生。激光焊接适用于单次焊接及连续焊接，不过，待焊接材料必须夹紧。焊接速度根据聚合物吸收率而定。

激光焊接是一种可行的解决方案，能代替传统型焊接方法。近年来，激光焊接技术甚至可焊接透明材料。随着喷墨和桌面喷洒系统等生产工艺的进步，激光焊接已成为小批量生产和大批量生产领域的备选方案。

在激光焊接过程中，部件会吸收电磁能，将其转化成热能，但塑料并不吸收近红外线（NIR）光，因此，NIR一般从塑料中直接通过。以前，聚合物激光焊接最常用的方法是在整个底部基材上喷洒碳黑。碳黑能吸收靠近界面的光，生成足够的热量以形成焊缝。遗憾的是，这一方法会影响塑料的透明性
超音波塑料焊接机保养与维护

一、 超音波塑料焊接机保养与维护注意事项
1、            本机请勿置于潮湿或多尘及过热之场所，机器上方勿放置流体物，平时注意整洁，随时擦拭，但不可使用液体清洗。
2、            人体请勿重压于发振之焊头，以免灼伤，自动操作中遇危险请按紧急上升按钮（EMER GENCY STOP）。
3、            非本公司设计之焊头请勿使用在本机台上。
4、            音波检查在无负荷时，振幅表勿超过1A，超过1A时请调整音波调整螺丝，若经调整仍不能降至1A以下，则可能焊头或机台有异常，请连络本公司处理。
5、            按音波检查开关以间歇方式按下，勿连续按超过三秒以维振动子寿命。
6、            在操作时（有负荷状态），振动表勿超过红色区（在标准型熔接机时）若指示超过时，以降低压力，减少出力段数，及调整音波调整之，若经过调整，仍不能降下时，请连络本公司处理。
7、            本机之振动子及发振机内有高压线路，除了外部作业调整之外，使用客户请勿做机内之修护。
8、            焊头本身是依熔接物来决定，且必须配合振动系统之共振，所以焊头应使用本公司设计制造之产品，以免损害振动系统。
9、            本机附有脚踏开关插座，一般作业，请勿接上脚踏开关操作，以维作业员之安全。
10、        空压源注音清洁，本机之空气滤清器（AIR FILTER）内若有滞留二分之一的水请随时排除，如水分过多时则须时常清理空压机之水分。
11、        接地线需接地，且不可接于供电源之地线上，以防止高压漏电。
12、        振动子及扩大锥不可做超过360°之旋转，以免扭断高压线。
二、 超音波塑料焊接机保养与维护熔接机保养与维护
1、 焊头、底模及工作物常保持清洁。
2、 定期检查电缆接头是否松动。
3、 定期清洗空气滤清器，应使用清洁剂或水，不可使用挥发性之溶剂。
4、 机械定期擦拭，但不可使用液体清洗，发振箱上方勿重压或放置流体物。
5、 工作场所保持空气畅通，周围温度不可过高（40℃以下）。
6、 升降沟槽、螺杆等定期抹黄油脂，并保持清洁。
7、  搬运机器时，发振箱应与机体分离（拆开电缆插座），搬运需小心，勿受 撞击。
8、  长时间不使用时，请将本机外观擦拭，上油保养，并盖上附机之封套，置于干燥通风场所。
9、 每月应打开控制箱上盖，用干净不带水分空气枪，清除箱内粉尘，以保持零件散热通风之良好。