塑料件超声波焊接设计

塑料与塑料加工 2010-12-09 22:53:48 阅读 34 评论 0   字号：大中小 订阅 

现代注塑方式能有效提供比较完美的焊接用塑胶件。光我们决定用超声波焊接技术完成熔合时，塑料件的结构

设计必须首先考虑如下几点：

 

1 焊缝的大小（即要考虑所需强度） 2 是否需要水密、气密 3 是否需要完美的外观 4 避免塑料熔化或合成物的溢
出

 5 是否适合焊头加工要求 

焊接质量可能通过下几点的控制来获得：

 

1 材质 2 塑料件的结构 3 焊接线的位置和设计 4 焊接面的大小 5 上下表面的位置和松紧度 6 焊头与塑料件的妆
触面

 7 顺畅的焊接路径 8 底模的支持 

为了获得完美的、可重复的熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向：

 

1 最初接触的两个表面必须小，以便将所需能量集中，并尽量减少所需要的总能量（即焊接时间）来完成熔接。 
2 找到适合的固定和对齐的方法，如塑料件的接插孔、台阶或企口之类。 
3 围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相联系互紧密接触的。如果可能的话，接触面尽量在同一个平面上，这
样可使能量转换时保持一致。

 

下面就对塑料件设计中的要点进行分类举例说明：

 

整体塑料件的结构

 

1.1 塑料件的结构 
塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚，太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为
2-6kgf/cm2 。所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。 
1.2 罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情
况，在设计时可以罐状顶部做如下考虑

 ○1 加厚塑料件 ○2 增加加强筋 

○3 焊头中间位置避空 
1.3 尖角 
如果一个注塑出来的零件出现应力非常集中的情况，比如尖角位，在超声波的作用下会产生折裂、融化。这种情况
可考虑在尖角位加

R 角。 

1.4 塑料件的附属物 
注塑件内部或外部表面附带的突出或细小件会因超声波振动产生影响而断裂或脱落，例如固定梢等。通过以下设计
可尽可能减小或消除这种问题：

 

○1 在附属物与主体相交的地方加一个大的 R 角，或加加强筋。 ○2 增加附属物的厚度或直径。 
1.5 塑料件孔和间隙 
如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减，根据材料类型（尤其是半晶体
材料）和孔大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免。

 

1.6 塑料件中薄而弯曲的传递结构 
被焊头接触的塑件的形状中，如果有薄而弯曲的结构，而且需要用来传达室递超声波能量的时候，特别对于半晶
体材料，超声波震动很难传递到加工面，对这种设计应尽量避免。

 

1.7 近距离和远距离焊接 
近距离焊接指被焊接位距离焊头接触位在

6mm 以内，远距离焊接则大于 6mm，超声波焊接中的能量在塑料件传

递时会被衰减地传递。衰减在低硬底塑料里也较厉害，因此，设计时要特别注意要让足够的能量传到加工区域。

 

远距离焊接，对硬胶（如

PS，ABS，AS，PMMA）等比较适合，一些半晶体塑料（如

POM，PETP，PBTB，PA）通过合适的形状设计也可用于远距离焊接。 
1.8 塑料件焊头接触面的设计 
注塑件可以设计成任何形状，但是超声波焊头并不能随意制作。形状、长短均可能影响焊头频率、振幅等参数。焊头
的设计需要有一个基准面，即按照其工作频率决定的基准频率面。基准频率面一般占到焊头表面的

70%以上的面

积，所以，注塑件表面的突超等形状最好小于整个塑料面的

30%。一滑、圆弧过渡的塑料件表面，则比标准可以适

当放宽，且突出位尽量位于塑料件的中部或对称设计。