超声波塑料焊接新技术与新工艺
来源:超声波焊接机  发布时间:2020-07-14 11:40  点击:

近年来, 随着塑料工业的迅速发展。 各种塑料制品已被广泛应用于航空、汽车、造船。电子和玩具等各个工业领域。 并取得了令人瞩目的成果和经济效益。 然而, 由于注塑工艺等因素的限制. 有相当一部分形状复杂的塑料制品不能一次注塑成型. 这就需要粘合。而沿用多年的塑料粘结和热合工艺却又相当陈旧。 这种陈旧工艺不仅效率低?而且使操作工人整天和刺鼻难闻的粘合剂或高温热源打交道 从而引起环境污染和劳动保护等一系列棘手问题;此外. 在塑 料零件的粘合过程中, 在结合处有粘在别的流挂现象。致使成品失去光洁和美观;尤为严重的是, 这种粘合方法的粘结牢度不高, 密封性也较差, 不宜粘合要承受压力的容器。显然, 这种 工艺已不能适应塑料工业发展的需要。 于是一种新颖的塑料加工设备一一超声波塑料焊接机便 应运而生了。超声波焊接机在焊接塑料部件时. 既不需要添加任何粘合刑或熔剂, 也不必使用热源. 并具有操作简便.焊接速度快和质量好等优点。

超声波塑料焊接机的基本原理是这样的:超声波发生器产生20~40kHz的高频电能. 由压电换能器转换为振动机械能, 经变幅忏传送到焊头。焊头上的高频机械振动被传递到与焊头直接接触的焊件的焊面。 两个焊面之间的分子在这种振动幅度约为0.02mm的高频机械振动的作用 下. 发生剧烈摩擦. 由此产生的瞬间高温便在焊面形成熔化层. 井在焊接机可控压力的作用下 熔合凝固起来. 从而实现牢固结合。 上述整个过程所费时间仅为0.2秒左右。

超声波

此外,超声塑料焊接机通常还需备有机械传动及电器控制系统。 利用空气压缩机将5kg左右的气压送入气路阀门。 通过电器控制系统来控制间门换向, 便可使焊头按照需要任意升降, 电器控制系统还控制预压,触发超声波和焊接维持时间。 也可为这种焊接机配备专用微机控制系统, 以实现启动、升降、触发、预压和维持时间的程序化自动控制。并可根据不同焊接对象选择最佳功率、压力和维持时间。

由于焊接对象的材料、大小、形态和焊接要求各不相同. 再加上塑料的可焊性还受其弹性系数、振动阻力、摩擦系数、导热特性和熔化温度诸因素影响, 因此为提高焊接质量必须制定适当的焊接工艺。

当焊接面为平丽时. 下部焊而应注塑成有一个横贯整个焊面的导向锥形条,它的作用是使超声能量更集中,对于熔点较低的高硬度易焊接材料,导向 条高度不得低于0.25mm;而对低硬度材料(如聚碳酸脂等},则高度不得低于O.5mm。从图1下方的温度-时间曲线可以看出。在施加超声能量后,具有导向条的被焊塑料的软化和熔化时间显著缩短。这就能加快焊接速度,并能取得**焊接强度。

它采用了间距移位焊接.以防止二结合面烧化.由于凸凹面需保持一定的间隙.这势必会增加注塑难度.而设计成如图中所示的斜度形式.就能降低对注塑的精度要求.

它适用于要求完全密封的焊接,对尼龙、聚乙烯和聚苯等结晶树脂材料的焊接尤为可行.其焊接过程是先熔化最初的接触区域,然后靠焊接机的可控压力,沿垂直壁面逐步熔化余量部分。由于焊接牢度与二接触丽的接触长度成正比,所以接触长度不 得少于焊件壁厚的1.25倍.

这是将金属元件嵌入塑料内焊接的种新工艺,它取代了那种围着金属元件注塑以在其周围产生应力的旧方法。在嵌焊法中,塑料件和融嵌入金属的公差配合一般为0.4mm左右。若要增加抗拉能力.可将嵌入物表面加工成螺纹型或开多道狭槽.若要增加扭转强度.可将它加工成轴向滚花。还显示了二种可行的嵌入方式.一种是将塑料件与 焊头相接.另一种是将金属嵌入物与焊头相接.一般情况下.宜采用前种方式.因它既可避免 焊头接触金属嵌入物所造成的磨损和噪声问题.又可降低对焊头的选材要求。如嵌入物外径小于6mm,超声功率可取300~500W;如大于6mm小于12mm,可取700~900W;如大于12mm或多头焊接。则至少取1200W以上。一般而言,焊头表面直径应为嵌入物的3倍左右。这可使声桐合处在最佳状态。

它采用可控熔化来形成塑料螺栓,以便固定组合件的另一部分。

塑料熔解是在焊头型腔的尖端开始的.焊头的直径一般设计为铆杆的一倍。这种焊法对于铆焊非耐磨热塑性塑料是理想的。对铆杆直径较细的耐磨热塑性塑料。

超音波塑焊机

这种圆盖帽铆接形式。这时铆杆顶部应设计成锥形。塑料熔解在其尖端开始。

从而减少了超声能量的传输消耗。并降低了焊头与铆杆间的中心校正要求。此外,圆盖帽的外观也较为光滑。若对被焊元件的外观和牢度要求不高,这种滚花刻痕铆焊形式。

这种方法可简化铆焊步骤和加速焊接进程, 也无需焊头型腔和确定中心位置. 并适宜进行多头焊接.对焊面要求平整且厚度已不能增加的部件.这种埋头柳焊形式。 在铆杆直径大于5mm的情况下。这种方法能防止表面下陷和消除内部汽泡. 因而可提高焊接质量.

有时需要在一次操作中同时进行多头铆焊. 此时焊头应设计成半波长或全波长.若各铆杆的焊面处在同一平面上。且它们的间距在12mm 以内.侧I应取半波长;若柳焊大部件. 且间距又较宽. 则宜采用全波复合焊头.

超声波塑料焊接机是一种高速度.高效率.高质量和高自动化的新一代塑料加工设备。它 的问世。 为塑料焊接新工艺的开发铺平了道路。 必将使塑料工业发生巨大变革

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