在检查超声波模具时,发现需要焊接的塑料件总是断裂的(非焊接件)。让我们来分析一下超声波焊接机在焊接时的断裂情况。产品焊接在上下盖板上,上面的小立柱不参与焊接,但超声波模具需要避免空气。
可能的原因有:
1. 定位工装设计不合理
下定位工装的设计尺寸太大,塑料件放在里面,超声波焊接时产品有明显的位移,使上焊头(空区)接触到塑料柱。
2. 不合适的参数设置
预先设定超声波为超声波,超声波在产品被压制前,能量被传送到塑料柱区域,同时也形成强烈的辐射振动
3.焊接能量输出过高
超声波能量输出过大容易断裂,是否焊接时间过长,是否压力稍大,产品压得过紧。
首先,焊接头和焊接座材料的选择对焊接性能有非常直接的影响。一般焊接头、焊接座所用的材料为高速工具钢,但也有其他材料,如结构钢、合金结构钢等。相比之下,高速工具钢加工难度较大,成本较高。而高速钢适合发射高频机械振动,波长范围宽,便于保证焊接稳定性。采用结构钢或合金结构钢制作焊接头。焊接座,由于适合传输的高频机械振动波长范围窄,且对加工精度要求高,如果不能有效保证加工精度,一方面容易造成焊接参数调整困难,直接影响焊接稳定性。另一方面,由于传感器、等关键部件的匹配要求高,互换性差,一旦损坏就不容易及时更换,从而降低了设备的利用率。
塑料件的超声波、焊接现象和结构设计要求的三个特征:
1) 高能;超声波能产生比声波多得多的能量,这是塑料件超声波焊接的基础,也是超声波焊接强度较高的根本原因;由于超声波能产生如此多的能量,它甚至可以焊接金属零件;另一方面,正是由于高能量,超声波可能会导致焊接界面;同时,它可能会损坏塑料零件的其他零件或已装配在塑料零件上的其他零件。
2) 方向性好,几乎是直线传输;由于超声波的波长很短,且衍射效应不明显,因此可以近似地认为超声波沿直线传播,即很容易获得具有良好传播方向性的定向和集中的超声波束。因此,这就要求超声波焊接头和焊接部件保持足够大的接触面积,以确保超声波能够传输到焊接接口。同时,如果在传播方向上有孔洞,超声波很难绕过孔洞传导能量,这也是超声波结构设计中需要注意的地方。
3) 衰减;虽然超声波的穿透能力很强,但超声波在物体中的传播始终存在衰减。传输距离越远,能量衰减越严重。此外,超声波能量在不同塑料中的衰减并不均匀。例如,在非晶态塑料中,如ABS,其能量衰减程度小,两个ABS塑料部件即使远程焊接也能保证焊接质量;在半结晶塑料中,如PA66,超声波能量衰减程度大,超声波传播距离短,难以保证远程焊接的质量。