正确的接口设计对成功进行超声波焊接非常重要。超声波焊接一般都要求熔接口要小,接触面要统一。接口设计取决于焊接的材料,焊件的形状以及焊件要求等因素。通常连接的三角形状部分会聚集超声能量,并快速融化形成焊接面。
为取得较好效果,人们已经开发出多种接口形式,但归结起来主要有三种类型:对接接口、剪切接口和斜接接口,其它形式的接口均是在此基础上改进后的产物。
(1)带能量导向楔(Wedge-Shapes Energy Director)的对接接口(Butt Joint)适用于焊接非结晶性塑料,而对半结晶性塑料,其焊接质量欠佳。由于半结晶性塑料在熔融状态的流动温度范围比较窄,能量导向楔在熔化后又会很快 固化,难于铺展到整个对接接口表面,导致只能在能量导向楔的附近形成焊缝,焊接强度很低。
(2)剪切接口(Shear Joint)是焊接半结晶性塑料较有效的接口形式。在焊接过程中,初期接触的局部物料熔化,然后熔化在两部件过盈部分(Interference)的物料间连续不断地进行,在压力作用下,两部件沿着侧壁套进而连接在一起。这种接口形式同样适用于非结晶性塑料,且较适用于圆柱形部件,并能形成强度很高的气密性焊接。
(3)斜接接口(Scarf Joint)也适用于半结晶性塑料,这是因为熔化过程发生在整个接口表面,不涉及熔融塑料的流动。常用于上端是薄壁部件的场合,接口为环形或椭圆形轮廓的部件,以避免在斜接拐角处出现配合及接触问题。
台州市锦亚机械制造有限公司是一家*生产塑料线性振动摩擦焊接机,热铆焊接机,热板焊接机,多头非标型超声波塑料焊接机,以及非标准设备、自动化设备、治具等研发、设计、制造及销售为一体的技术服务性实体公司。
密度
这表明与基本类型相比,是否存在大量添加剂,例如玻璃纤维(GF),玻璃球(GG),石棉,滑石等,它们会影响焊接响应。在大多数情况下,这些添加剂会增加密度。
根据温度剪切模量G"和机械损耗因子Tanδ
从高G"或E剪切模量可以预期有利的焊接性能,该剪切模量在玻璃化转变温度下是恒定的。在同一时间的机械损耗因数tanδ(衰减)应该低到玻璃化转变温度和尽可能恒定。硬质无定形塑料在室温下具有这些有利的性质。声波被传送到连接表面而没有太多损失并转换成热量。大多数增强材料增加了刚度,因此剪切模量也提高了。
在未填充的热塑性塑料的情况下,剪切模量也受到水分含量,结晶度和晶体取向以及自含应力的影响。在增强热塑性塑料的情况下,这些影响也是有效的。
直至玻璃化转变温度(Tg)或直至熔化区(Tm)的剪切模量曲线显着下降意味着机械损耗因子的增加并且在通向连接表面的途中导致声波明显衰减。通常,在半结晶塑料的情况下,能量损失大于硬质无定形塑料的情况。与由无定形塑料制成的那些相比,在半结晶塑料的情况下,振动摩擦机品牌,相同形状的模制件通常需要更高的发电机功率输出或更长的焊接周期和更高的振幅。通常,希望具有较短的焊接周期。
熔化热量或热量和特定热量Cp
该值越高,特别是在玻璃化转变温度或熔化范围内,在连接区域中塑化材料所需的能量越大。这意味着更长的焊接周期或必要时更强大的超声波焊接装置,后者是优选的。
熔化范围或热塑性范围
必须通过选择合适的焊接参数来保证连接区域的加热超过熔化范围。
声速
合成材料中的声速是温度控制的,并且在模制件用作声导体时是重要的,例如在远场焊接中。
熔体粘度
塑料熔体的粘度(例如,由MFI,熔体流动指数表示)影响焊接响应。
以低MFI为特征的高分子粘性塑料通常需要更多的能量来熔化。这意味着更长的焊接周期或者超声波焊接设备的更高功率输出是必要的。
具有低熔体粘度的塑料,其特征在于高MFI,熔化更快。在这种情况下,熔融材料会突然离开连接区域。为避免这种情况,焊接压力,焊接周期,振幅,振动摩擦机,触发和连接区域的设计应特别小心。
大多数增强和填充材料增加了熔体粘度,即熔融材料更粘稠。少量的一些填料,例如云母和滑石,降低了熔体粘度,熔融材料更易移动并且流动更快。
增强材料,填充材料和其他添加剂
增强材料:
玻璃纤维,玻璃球,碳纤维,滑石,石棉等。
填充材料:
木粉,白垩和其他矿物和有机填充材料。
其他添加剂
稳定剂,润滑剂,染料,软化剂,阻燃添加剂,振动摩擦机*,*静电涂料等
。这些添加剂的性质和数量会影响焊接响应和焊接效果。应相应调整模制件的结构和焊接条件。
台州市锦亚机械制造有限公司是一家*生产塑料线性振动摩擦焊接机,热铆焊接机,热板焊接机,多头非标型超声波塑料焊接机,以及非标准设备、自动化设备、治具等研发、设计、制造及销售为一体的技术服务性实体公司。1.不接触整个熔化肋(不正确的熔化零点)
为了有效地将热量传递到塑料部件中,熔体肋必须与加热的工具完全接触。加热工具刚刚与焊接肋表面上的每个点接触的位置称为熔化零点。如果设定了不正确的熔体零位置,则预期焊接表面的一部分将不会吸收足够的热量以完全熔化和粘合。这种情况导致我们称之为“冷焊”。为避免这种情况,进行熔体测试(仅熔化,无密封阶段),然后检查部件,确保整个熔体肋表面显示出与加热工具接触的迹象。如果熔化肋的部分没有显示熔化迹象,则调整熔体零位,直到它们为止。
2.熔体停留时间不足
为了形成强焊接,热量需要渗透到塑料焊接肋中以允许材料流动并与来自组件的另一半的软化材料结合。通过编程的熔体停留时间控制该热深度。如果熔体停留时间太短,则热量不会深深地浸入焊缝中,并导致冷,弱焊接。相反,如果允许材料吸收过多的热量(通过长的熔化停留时间),则将难以施加足够的力来实现强焊接。
3.开放时间太长(转换)
一旦塑料部件被加热,工具将缩回,然后将两个部件合在一起以在力的作用下密封。从部件离开加热工具到将它们放在一起的时间称为“打开时间”(或者,在某些情况下,“转换”)。尽可能减少开放时间至关重要。开放时间越长,部件上的半熔融焊肋就越需要冷却。如果焊缝冷却时间过长,它们会在其表面开始形成表皮,从而*两个部件上的半熔融材料混合并形成强焊缝。因此,热和密封阶段之间的过渡必须快速有效。
4.密封力不足
当两种组分在加热后聚集在一起时,施加到半熔融材料上的力使得来自两半的材料混合并焊接。但是,如果施加的力不足,材料将不能充分混合,这会导致焊接不良。另一方面,如果施加太大的力,则所有半熔融材料将被挤出焊接区域,在每一侧仅留下冷材料,从而防止强烈的材料结合。