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    超聲波塑料焊接新技術與新工藝

    點擊:1197 日期:2018-04-12 選擇字號:
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      近年來, 隨著塑料工業的迅速發展。 各種塑料制品已被廣泛應用于航空、汽車、造船。電子和玩具等各個工業領域。 并取得了令人矚目的成果和經濟效益。 然而, 由于注塑工藝等因素的限制. 有相當一部分形狀復雜的塑料制品不能一次注塑成型. 這就需要粘合。而沿用多年的塑料粘結和熱合工藝卻又相當陳舊。 這種陳舊工藝不僅效率低?而且使操作工人整天和刺鼻難聞的粘合劑或高溫熱源打交道 從而引起環境污染和勞動保護等一系列棘手問題;此外. 在塑 料零件的粘合過程中, 在結合處有粘在別的流掛現象。致使成品失去光潔和美觀;尤為嚴重的是, 這種粘合方法的粘結牢度不高, 密封性也較差, 不宜粘合要承受壓力的容器。顯然, 這種 工藝已不能適應塑料工業發展的需要。 于是一種新穎的塑料加工設備一一超聲波塑料焊接機便 應運而生了。超聲波焊接機在焊接塑料部件時. 既不需要添加任何粘合刑或熔劑, 也不必使用熱源. 并具有操作簡便.焊接速度快和質量好等優點。

      超聲波塑料焊接機的基本原理是這樣的:超聲波發生器產生2040kHz的高頻電能. 由壓電換能器轉換為振動機械能, 經變幅懺傳送到焊頭。焊頭上的高頻機械振動被傳遞到與焊頭直接接觸的焊件的焊面。 兩個焊面之間的分子在這種振動幅度約為0.02mm的高頻機械振動的作用 下. 發生劇烈摩擦. 由此產生的瞬間高溫便在焊面形成熔化層. 井在焊接機可控壓力的作用下 熔合凝固起來. 從而實現牢固結合。 上述整個過程所費時間僅為0.2秒左右。

       此外,超聲塑料焊接機通常還需備有機械傳動及電器控制系統。 利用空氣壓縮機將5kg左右的氣壓送入氣路閥門。 通過電器控制系統來控制間門換向, 便可使焊頭按照需要任意升降, 電器控制系統還控制預壓,觸發超聲波和焊接維持時間。 也可為這種焊接機配備專用微機控制系統, 以實現啟動、升降、觸發、預壓和維持時間的程序化自動控制。并可根據不同焊接對象選擇最佳功率、壓力和維持時間。

      由于焊接對象的材料、大小、形態和焊接要求各不相同. 再加上塑料的可焊性還受其彈性系數、振動阻力、摩擦系數、導熱特性和熔化溫度諸因素影響, 因此為提高焊接質量必須制定適當的焊接工藝。

      當焊接面為平麗時. 下部焊而應注塑成有一個橫貫整個焊面的導向錐形條,它的作用是使超聲能量更集中,對于熔點較低的高硬度易焊接材料,導向 條高度不得低于0.25mm;而對低硬度材料(如聚碳酸脂等},則高度不得低于O.5mm。從圖1下方的溫度-時間曲線可以看出。在施加超聲能量后,具有導向條的被焊塑料的軟化和熔化時間顯著縮短。這就能加快焊接速度,并能取得最高焊接強度。

       它采用了間距移位焊接.以防止二結合面燒化.由于凸凹面需保持一定的間隙.這勢必會增加注塑難度.而設計成如圖中所示的斜度形式.就能降低對注塑的精度要求.

      它適用于要求完全密封的焊接,對尼龍、聚乙烯和聚苯等結晶樹脂材料的焊接尤為可行.其焊接過程是先熔化最初的接觸區域,然后靠焊接機的可控壓力,沿垂直壁面逐步熔化余量部分。由于焊接牢度與二接觸麗的接觸長度成正比,所以接觸長度不 得少于焊件壁厚的1.25倍.

      這是將金屬元件嵌入塑料內焊接的種新工藝,它取代了那種圍著金屬元件注塑以在其周圍產生應力的舊方法。在嵌焊法中,塑料件和融嵌入金屬的公差配合一般為0.4mm左右。若要增加抗拉能力.可將嵌入物表面加工成螺紋型或開多道狹槽.若要增加扭轉強度.可將它加工成軸向滾花。還顯示了二種可行的嵌入方式.一種是將塑料件與 焊頭相接.另一種是將金屬嵌入物與焊頭相接.一般情況下.宜采用前種方式.因它既可避免 焊頭接觸金屬嵌入物所造成的磨損和噪聲問題.又可降低對焊頭的選材要求。如嵌入物外徑小于6mm,超聲功率可取300500W;如大于6mm小于12mm,可取700900W;如大于12mm或多頭焊接。則至少取1200W以上。一般而言,焊頭表面直徑應為嵌入物的3倍左右。這可使聲桐合處在最佳狀態。

      它采用可控熔化來形成塑料螺栓,以便固定組合件的另一部分。

    塑料熔解是在焊頭型腔的尖端開始的.焊頭的直徑一般設計為鉚桿的一倍。這種焊法對于鉚焊非耐磨熱塑性塑料是理想的。對鉚桿直徑較細的耐磨熱塑性塑料。

      這種圓蓋帽鉚接形式。這時鉚桿頂部應設計成錐形。塑料熔解在其尖端開始。

      從而減少了超聲能量的傳輸消耗。并降低了焊頭與鉚桿間的中心校正要求。此外,圓蓋帽的外觀也較為光滑。若對被焊元件的外觀和牢度要求不高,這種滾花刻痕鉚焊形式。

      這種方法可簡化鉚焊步驟和加速焊接進程, 也無需焊頭型腔和確定中心位置. 并適宜進行多頭焊接.對焊面要求平整且厚度已不能增加的部件.這種埋頭柳焊形式。 在鉚桿直徑大于5mm的情況下。這種方法能防止表面下陷和消除內部汽泡. 因而可提高焊接質量.

      有時需要在一次操作中同時進行多頭鉚焊. 此時焊頭應設計成半波長或全波長.若各鉚桿的焊面處在同一平面上。且它們的間距在12mm 以內.側I應取半波長;若柳焊大部件. 且間距又較寬. 則宜采用全波復合焊頭.

      超聲波塑料焊接機是一種高速度.高效率.高質量和高自動化的新一代塑料加工設備。它 的問世。 為塑料焊接新工藝的開發鋪平了道路。 必將使塑料工業發生巨大變革.

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