超聲波焊線設計

超聲波焊線設計

為了獲得 的、可重復的熔焊方式，必須遵循三個主要設計方向：  

1 初接觸的兩個表面必須小，以便將所需能量集中，并盡量減少所需要的總能量（即焊接時間）來完成熔接。  

2 找到適合的固定和對齊的方法，如塑料件的接插孔、臺階或企口之類。  

3 圍繞著連接界面的焊接面必須是統一而且相聯系互緊密接觸的。如果可能的話，接觸面盡量在同一個平面上，這樣可使能量轉換時保持一致。  

我們欲求產品達到水、氣密的功能時，定位與超聲波導熔線是成敗的重要關鍵，所以在產品設計時的考慮，如：定位、材質、肉厚，與超聲波導熔線的對應比例有絕對的關系。在一般水、氣密的要求，導熔線高度應在 0.5~0.8m/m 之范圍（視產品肉厚而定），如低于0.5m/m以下，要達到水氣密的功能，除非定位設定要非常標準，而且肉厚有 5 m/m 以上，否則效果不佳。

一般要求水氣密的產品其定位與超音波導熔線的方式如下：  

    斜 切 式 ：適合水密性及大型產品之熔 接，接觸面角度 =45°， x=w/2，d=0.3~0.8mm為佳。   

    階梯尖式：適合水密性及防止外凸或龜裂之方法，接觸面的角度= 45°，x=w/2，d=0.3~0.8mm為佳。  

    峰谷尖式：適合水密性且高強度熔接，d=0.3~0.6mm　內側接觸面之高度 h 依形狀大小而有變化，但 h 約在1~2mm左右。  

    產品實施超聲波作業無法達到水、氣密，除了超聲波導熔線、治具定位、產品本身定位等因素外，超聲波設定的條件也是一項主因。我們在此更深入探討引響水氣密的另一原因（熔接條件），在我們實施超音波熔接作業時，求效率求快是 基本目標，但往往也忽略了其求效率的要領，正常有兩種現象出現：  

    一、下降速度、緩沖太快：此一形成的速度，使動態壓力加上重力加速度將把超聲波導熔線壓扁，使導熔線無法發揮導熔的作用，形成假相熔接。  

    二、熔接時間過長：塑料產品因接收過長時間的熱能，不僅使塑料材質熔化，更進而造成塑料組織焦化現象，產生砂孔，水或氣即由此砂孔滲透而出。這是一般生產技術者 不易發現之處。

超聲波塑料件的焊接線設計  

（1）正確的導熔線設計  導熔線的設計必須保證焊面的初始接觸區域較小，以降低超聲波焊接過程所需的總能量，增加焊接強度，同時減少焊接面毛邊的產生。

（2）設計定位特征  在兩個塑膠件焊接面開始接觸之前，在零件之間設計定位特征能夠保證兩個塑膠件的準確定位。這有利于超聲波焊接的質量和提高焊接的尺寸精度。定位特征包括定位柱、孔、凸臺和邊等。當然也可以設計輔助夾具來增加定位，我們不推薦這種方法，因為從面向制造和裝配的產品設計理論來看，輔助夾具會帶來產品成本的增加不是一個 好的方法。

（3）焊接面均勻一致并緊密接觸  塑膠件的兩個焊接面必須均勻一致并緊密接觸，盡可能保持在同一平面，從而使得能量均勻傳導，有利于取得一致的焊接效果，并減小毛邊產生的可能性。

（4）美工溝設計  在塑膠件焊接面的四周額外增加0.25-0.64mm的間隙，可以避免焊接時產生的毛邊外露于塑膠件外表面，同時可以使得塑膠件之間的變形不易被發現，從而提高塑膠件的外觀質量。

注塑方式能有效提供比較 的焊接用塑膠件。光我們決定用超聲波焊接技術完成熔合時，塑料件的結構設計必須先考慮如下幾點：  

1 焊縫的大小（即要考慮所需強度）  

2 是否需要水密、氣密  

3 是否需要 的外觀  

4 避免塑料熔化或合成物的溢出  

5 是否適合焊頭加工要求  

焊接質量可能通過下幾點的控制來獲得：  

1 材質  

2 塑料件的結構  

3 焊接線的位置和設計  

4 焊接面的大小  

5 上下表面的位置和松緊度  

6 焊頭與塑料件的妝觸面  

7 順暢的焊接路徑  

8底模的支持