超声波焊接

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何谓超声波焊接
　在进行超声波振动的同时施加压力，使要结合的塑料产品的一部分因摩擦产生热量软化，焊接在一起的方法。




（1）
斜面接合 　
　该接合是利用斜面以达到完全的面接合。由于可获得均一的热能及较大的焊接面积，故焊接强度高，气密性好。
设计时的注意事项
•        接 合部的倾斜角度越大则焊接面积也就越大，但由于结合面不易产生滑动，故需要较大的能源。另一方面，当倾斜角为锐角时，在焊接时会形成压入状态，并因打开接 合部而引起变形、降低了融化密合性等，有可能引起不良问题的发生。在设计是我们必须考虑到成型品的厚度，一般成品厚度应设定在30～60的范围内。
•        将要进行焊接的二个成型品在组合时，确定纵向与横向的焊接深度是尤为重要的。虽然所设定的尺寸会因使用塑料的等级与性能要求而异，但纵向与横向的设定标准则为0.4～0.7mm左右。
•        为了确保焊接时嵌接状态的稳定性，尽可能地将接合部设计的大一点。实际上成型品的间隙设计的大则不会发生晃荡，且不能有压入。单侧设定为0.05mm左右为最佳。
•        为了达到焊接后的制品尺寸（进入量）的稳定，必须设有浇口塞。设定位置为可软化焊接的位置。
•        若想防止在焊接时发生融化飞边时，最好能设有飞边滞留。
•        以下为最具代表性的斜面接合设计案例，以及该接合形状的焊接强度例。

（2）
逐次接合
　属于剪切焊接，由振动方向的面接触结合部获得均一的热量，其气密性、焊接强度都十分良好。但是，焊接后所产生的飞边会滞留在表面，特别是不允许有飞边产生时，一定要注意。
设计时的注意事项
•        接合部倾斜角度的考虑方法斜面接合一样。同时也要考虑到成型品的厚度，我们希望设定在40～50的范围内。
•        焊接深度含倾斜部分的设定一般为纵向1.0～1.2mm，横向0.3～0.5mm左右。当纵向的焊接深度发生变化时其焊接强度也会发生变化，焊接量过大的话在焊接时容易产生飞边，由此引发出破裂、气密不良等问题。此外，横向的焊接深度以适当为佳。
•        间隙的设定斜面接合一样，单侧设定为0.05mm左右。
•        关於浇口塞方面，也同於焊接深度一样，设定在可确实融化焊接的位置上。
•        以下为最具代表性的逐次接点设计例，以及该接点形状的焊接强度例。
  （3）
剪切接合
　介于前面所说的斜面接合与逐次接合之间，由于气密性好，能有效地焊接圆形以外的形状，因而经常被使用。
　关于设计时的注意事项，与斜面接合相同。
以下为最具代表性的剪切接合设计案例，以及该接合形状的焊接强度例。




（4）
能源定向接合
　这种方式是将能源集中在被称为定向的三角形的凸起部分，由反复冲击产生的热量的接合设计方式。
　其优点是，形状简单，接合部分的限制较小。
　但本公司的产品为结晶性塑料，过分的局部发热引起软化, 熔融，从而引发出压焊应力损失，气密不良等问题，必须引起注意。
   


设计时的注意事项
•        接合部的三角形凸起部分为正三角形或等边三角形，前端部的角度设定为60～90度左右为最佳。焊接量的高度方向尺寸与设定角度有关，一般在以0.5mm左右。
•        与三角形凸起部分相接触的另一端的成型品的焊接部分，制品的焊接位置的决定以及设置防止融化引起的飞边外露的沟槽。沟槽必须大于焊接时被软化的三角形凸起部分的体积。此时，三角形的凸起的高度为沟槽深度+焊接深度。
•        以下为最具代表性的能源定向接合设计例，以及该接合形状的焊接强度例。


成型品的设计
（1）         接合部的形状
        　接合部的形状以圆形为最佳。在不得已的情况下，一定要设计成角形或异形形状时，则各边缘倒R角，或尽可能地设计成对称形状。

（2）         传递距离
        　到焊接部的距离越短，焊接能源的损失就越小。可进行良好的焊接作业。
　但是，若圆柱形的成型品为薄型大平板时，焊接位置略高于平板，则从圆柱形接触部分取出等对成型品形状进行必要的修改。


（3）         与圆柱形工具相接触的成型品
        　与圆柱形工具相接触的成型品，尽可能的轻量化，且形状简单。
　当与圆柱形工具相接触的成型品含有金属嵌件、轮毂等附件时，因焊接能源传递不及时，很容易导致焊接不良。 有时还会因共振造成金属嵌件部分的融化，轮毂等凸出部分发生破裂。 所以，凸出部分、嵌件等必须放在固定的夹具上，在万不得已的情况下，请倒R角等以增大制品的强度。

（4）         圆柱形工具的接触面
        　请将圆柱形工具的接触面及接合面设计为平面。 若设计为阶梯形的话，则会引发焊接能源的传递不均匀，容易造成焊接不良的。

（5）         变形
        　有必要控制被焊接品的翘曲变形。若发生翘曲变形时，就会导致焊接面的结合不良， 焊接状态不均匀、强度下降、密封性不良等问题。
　
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焊接条件
　作为超声波焊接的条件，最重要的是施加焊接能源的时间（振动、焊接时间）长短和压力， 当然，其他条件也是很重要的。
（1）         焊接机的能力
        　目前市场上有各种类型的焊接机，但必须选择适合于所焊接产品的形状、尺寸的焊接机。
（2）         圆柱形工具振幅的设定
        　与焊接机的能力一样，作为设定焊接机时非常重要的条件之一是， 能顺利进行焊接作业的必需部件。 在对本公司材料进行焊接时，其振幅最低为40μm（双振幅）， 有时振幅必须为70～80μm。
（3）         加压力
        　使用圆柱形的工具对成型品进行加压。 一般压缩空气压力为0.10.3MPa（压力表），有时会更高一些。 但是，如果采用高压的话，则会阻碍圆柱形的振动。 若对玻璃纤维增强材料进行焊接时，则可适当提高压力以得到良好的焊接制品。
（4）         焊接时间
        　因材料的种类与制品的形状而异，有些成型品的焊接时间只需要0.2秒就已足够了。 时间过长会造成过度焊接而产生大量的飞边与气泡，从而导致气密不良，必须注意。
（5）         冷却（保持）时间
        　本公司的材料为结晶性塑料，若温度在融点以下，连接部分就会被凝固，通常加压时间保持在0.1～0.2秒之间。
（6）         圆柱形工具的下降速度
        　逐次接合过快，受冲击处于压入状态下。此外，采用其他接合方式也会损伤到成型品，因此下降速度在50mm/s左右。
（7）         発振开始时期
        　以圆柱形工具与成型品相接触之前或同时发生振动为佳。若在加压状态后才发生振动，则会导致振幅损失。
（8）         承接工具（图2-15）
        　使用这类工具的目的是，为了不妨碍接合部的自由振动，将成型品固定在某一个位置上。 因直接位于接合部的正下方，必须用金属、热固化性塑料等进行设计。
又，为了抑制除能源定向以外的连接部分发生横向变形。 制品与承接工具的间隙（两端）为0.05～0.2mm左右。 此外，务必使圆柱形工具面与承接工具面保持平行。

　
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各材料超声波焊接强度之比较各材料超声波焊接强度之比较
　我们就本公司材料的焊接强度进行比较，结果如下。
与其他材料相比，除Fortron 1140A1（玻璃纤维强化等级）的焊接强度大以外，其他的材料之间并无太大的差异。



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　该资料是基于本公司长年累积的经验及实验室资料所做成，所以这些数据未必适用于不同条件，最终还望客户自行做出判断。
　此外，网页上所提供的资料，本公司拥有最终解释权。对于客户在实施，应用，加工或使用时，不侵犯第三者知识产权之事项，本公司不作任何保证。

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作为一名汽车工程师，针对超声波焊接技术，我可以给出以下专业的回复：

超声波焊接是通过超声波振动同时施加压力，使塑料材料因摩擦产生热量而软化，进而实现焊接的方法。这种方法广泛应用于汽车制造中塑料部件的连接。其中，斜面接合利用斜面设计实现完全的面接合，具有焊接强度高、气密性好的优点。在设计接合部的倾斜角度时，需权衡焊接面积与能源需求，同时注意避免锐角引起的焊接问题。成品厚度也应适当设定，以保证焊接质量和工艺稳定性。

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针对你所提到的超声波焊接及其相关内容，我作为汽车工程师给出以下回复：

超声波焊接是通过超声波振动同时施加压力，使塑料材料因摩擦产生热量而软化，进而实现结合的工艺方法。其中，斜面接合是采用斜面设计以实现全面接触，具有焊接强度高、气密性好的优点。在设计接合部的倾斜角度时，需综合考虑焊接面积与所需的能源、成型品厚度等因素。过大的倾斜角可能导致焊接面积增大，需要更多能源；而过小的倾斜角可能引发压入状态，导致变形和密合性降低。因此，在设计时需根据实际情况权衡，确保接合部的设计满足工艺要求和产品性能。成品厚度一般应设定在30～60之间，以确保焊接质量和产品稳定性。

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关于超声波焊接：超声波焊接是利用超声波振动产生的能量，在施加压力的同时使塑料材料因摩擦产生热量而软化，进而实现焊接的过程。这种方法具有焊接强度高、气密性好的优点。

（1）斜面接合：这是一种利用斜面进行完全面接合的焊接方式。接合部的倾斜角度会影响焊接面积和所需的能量。过大的倾斜角可能导致结合面不易滑动，需要更多能源。而锐角倾斜在焊接时可能产生压入状态，导致接合部变形，影响焊接质量。在设计时，需综合考虑成型品的厚度，通常建议设定在30～60的厚度范围内，以确保焊接的质量和效果。

在设计过程中，需充分考虑各种因素以确保焊接质量。

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针对上述关于超声波焊接的描述，以下是我的专业回复：

超声波焊接是一种通过超声波振动同时施加压力，使塑料产品部分因摩擦产生热量而软化，进而实现焊接的方法。其中，斜面接合是一种利用斜面实现完全面接合的技术，具有焊接强度高、气密性好的特点。在设计接合部时，需要注意倾斜角度的选择，角度过大虽能增加焊接面积，但可能需要更多的能源，且锐角倾斜在焊接时可能引发不良问题。一般成型品的厚度应设定在30～60之间，以确保焊接效果和产品质量。

希望以上回复符合您的要求。