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1、先力超聲波有很公司超聲波技術及應用講座資料聯絡人:刘永彥，張伟林地址:深圳市，尨华镇工业东路175号鵬峰发工业園2棟1楼電話:0755-27745593手機,主要講座内容,一)超声波焊接超声波基本原理应用范围聚合体材料焊接工件导向設計/塑膠件設計模具技术,什么是超声波？,超声波是一种超出人听觉范围的振动机械能。一般人的听觉范围不会超过18.5KHz。焊机的工作频率为20KHz,30KHz和40KHz。,超 声 焊 接,系 统 组 件,发生器 控制器 支架 换能器 调幅器 焊头 夹具,压强,下降速率,力,X,频率,X,振幅,速率因素,速率,功率因素,能量=功率 X 时间,力可以改变,超声波焊接机
2、,汽車,家电,医疗,包裝,玩具,纺织,超声波六个主要应用技术,熔接铆焊嵌插焊点焊成形焊去浇口,超 声 熔 接,铆焊,标 准 轮 廓,焊头,焊 前 焊 后,D=柱头直径,铆焊,丘 形 柱,铆焊,焊 前 焊 后,D=圆柱直径,1.5D,0.5D,锯齿铆焊,铆焊,焊 前 焊 后,平齐铆焊,铆焊,焊 前 焊 后,铆焊,铆焊,嵌焊,对于垂直孔洞的直纹和导入,点焊,焊 前 焊 后,成形焊,去 浇 口,往复折弯运动,机械振动标准波形,去浇口,正确的浇口设计,不正确的浇口设计,浇 口 设 计,去浇口,浇口区域,相接触的熔化区,光滑的浇口区,去浇口,聚合体材料,高 聚 物之焊 接 特 性,高聚物分类,热固型塑料
3、 热塑性塑料,物 理 结 构,半结晶型 无定型,结 构,无 定 形,半结晶型,温度比热图,比热,温度,半结晶型,无定形,Tg Tm,近区和远区焊接,近区第一选择,远区第二选择,Horn,Horn,Amplitute Reference Guide,无定形樹脂 Microns 0.00X”半结晶形樹脂Acetal,其它因素对焊接影响,脫模劑/潤滑劑填料二次料阻燃劑颜料,脱 模 剂,内润滑剂,.,硅酮/聚四氟乙烯脂肪酸,填 料,类型 玻璃纤维 滑石 碳酸钙 百分比,二或多次反覆料,颜 料 工艺参数需作调整。,导向和塑膠件設計,基本导向阶梯槽型纹理表面剪切膠件設計,能 量 导向,温度,温度,时间,时
4、间,能量导向之优点,增加接口强度 减少飞溅 减少焊接时间 所需振幅较低,基本能量导向,阶 梯 导向,W 8,W 8,W 3(min.0.23”0.6mm),W,(min.0.080”2mm),焊 前 焊 后,滑配合,+0.010”-0.025”(0.25-0.64mm),槽型导向,能量导向和纹理表面,纹 理 的 优 点,增强接头强度 减小飞溅 减少焊接时间 较低振幅,无纹理,有纹理,无纹理(50ms),有纹理(50ms),无纹理(100ms),有纹理(100ms),无纹理(150ms),有纹理(150ms),无纹理(200ms),有纹理(200ms),能量导向连续十字交叉能量导向,能量导向中断
5、的十字交叉能量导向,能量导向带纹理的刀刃,焊 前 焊 后,能量导向和内壁垂直,能量导向中断,剪 切 导向,焊 前 焊 后,焊接深度,干涉(0.2mm),夹 具,最小导入0.020”(0.5 mm),剪切接口：焊接深度,推荐 1.25W 最小 0.5W 最大 1.75W,(W=壁厚),剪切接口优点,机型强度高，密封性好 适用于所有热塑性塑料 防止半结晶型树脂的早期固化,剪切接口的局限,需要紧密公差 需要刚性侧壁支撑 零件尺寸 不规则外形,其它设计考虑因素,尖角孔洞和弯曲附加物振动膜焊头接触,尖 角,避免 推荐,孔洞和弯曲,潜在的焊接盲区,半结晶型树脂,无定型树脂,空洞,附 加 物,潜在的裂纹点,
6、附加物,焊 头,振 动 膜,焊接时间改小 振幅加大或减小 Amplitude ProfilingTM 焊头中心柱塞 内壁加厚 内部支撑筋,焊 头 接 触,正 确,不 正 确,耦合面,太小,焊 头 接 触,增加法兰以便焊头直接位于焊接区域上,模具技术,換能器調幅器焊头底座,压 电 陶 瓷,通电前,通电后,H,H,标 准 振 幅,可能损坏的原因,横向振动 过 热 撞 击焊头频率相差大不適當調幅器,什么是调幅器？,调幅器是铝合金或钛合金材料制成的一个半波长共振部分。它安置于换能器和焊头之间，调节传递至焊头的振动幅度。,1:0.6,1:1,1:1.5,1:2.0,1:2.5,1:0.6,1:1,1:1
7、.5,1:2.0,调幅器的增益,压强,下降速率,力,X,频率,X,振幅,速率因素,速率,功率因素,能量=功率 X 时间,力可以改变,负载,黑色,银色,无调幅器,金色,压 力,输出振幅与输入振幅之比。,终值=增益量振幅,增 益,:,:,换能器,20微米,黑色调幅器,焊头,微米,换能器,20微米,绿色调幅器,焊头,微米,如何选择调幅器,可咨询本公司应用部超声焊头有其相应的调幅器增益极限工件塑膠特性,面積大少,形狀-振幅应用之種類-铆焊,点焊,嵌插焊等,焊 头,定义材料表面处理焊头设计,长度通常为波长的一半，能产生共鸣的金属部分可以将振动能量传递给塑件。,焊 头,材 料,钛合金 铝合金 冷凝钢,焊
8、头 设 计,频率振幅振幅与应力沟槽设计全波焊头复合（子母）焊头可更换焊嘴有限元分析特殊焊头故障检修,频率,有20Kz,30Kz和40Kz模具频率在上/下50Hz范围以內品質好的焊头産生最大效率不易發熱不易损壞換能器生産出品質良好和稳定産品客户安心使用,什么是振幅,振 幅,节 点,输出振幅与输入振幅之比。,终值=增益量振幅,增 益,:,:,换能器,20微米,黑色调幅器,焊头,微米,换能器,20微米,绿色调幅器,焊头,微米,振 幅 与 应 力,横 向 应 力,3 1/2”,全 波 焊 头,复 合（子 母）焊 头,可更换焊嘴,有 限 元 分 析,故 障 检 修,基本的故障信号,高音噪声 空载负载率高
9、 对塑件的负载率不够 过载显示,外 观 检 验,检 察 其 它 区 域,检察调幅器和换能器 检察螺栓 检察组合 检察焊嘴,模具設計结論,主要因素膠件材料,大小,高低相差和避位調幅器焊机功率模具使用材料频率振幅应力,什么是振动摩擦焊接?,振动摩擦焊接是一种改进的摩擦焊接技术，用于各种热塑性塑料件。摩擦热的产生是通过将两个塑料件加紧，并往复振动其中的一个塑件。,运作原理,+,电磁线圈,电磁线圈,框架,弹簧,支撑台面,上模,下模,驱动板,弹簧,频 率,240 Hz(线性)100 Hz(轨迹)120 Hz(线性),优 势,复杂、不规则外形 大型塑件 高强度密封 多个塑件同时焊接 塑料种类广泛,汽 车,优 势,复杂、不规则外形 大型塑件 高强度密封 多个塑件同时焊接 塑料种类广泛,热板焊接焊接周期长能量消耗大热板上有污物材料受热易变性，生产不稳定散发气味，污染环境材料有局限（PA,PP）溶剂/粘结剂连接周期长操作复杂，难以自动化污染环境劳动密集型需要时间、空间和辅助件等来固化效果不稳定,旋转焊接仅限于圆形塑件单一塑件焊接塑件尺寸和外形有局限定位有一定偏差材料有局限超声焊接周期短成本低材料有局限塑件尺寸和外形有局限,振动摩擦焊和其它焊接方式之比较,?,
