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超聲波焊接工藝參數(shù)（二）

2021-04-02 15:42
超聲波塑料焊接的評價(jià)指標(biāo)有兩個(gè):焊接強(qiáng)度和焊接精度。焊接精度主要滿足焊接件焊后的幾何精度和表觀質(zhì)量,如尺寸精度、形狀精度及連接件外觀表面的一致性。影響焊接強(qiáng)度和精度的因素有很多,可以分為三大類:一類是超聲波焊接機(jī)可以調(diào)節(jié)的影響因素:另一類是被焊接材料本身物理和幾何參數(shù)的影響:第三類是環(huán)境的因素。下面是超聲波焊接設(shè)備可以調(diào)節(jié)的影響因素。

焊接時(shí)間
焊接時(shí)間是施加振動(dòng)的時(shí)間 。每一用途合適的焊接時(shí)間由試驗(yàn)確定 。 增加焊接時(shí)間會(huì)提高焊縫強(qiáng)度直至達(dá)到最佳時(shí)間為止 。 進(jìn)一步增加焊接時(shí)間會(huì)導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度降低或者只是稍稍增加強(qiáng)度，而與此同時(shí)會(huì)增加焊縫飛邊和提高產(chǎn)生零件壓痕的可能性 。避免過焊是很重要的，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生需修整的過量飛邊，這可能降低焊縫質(zhì)量，在需密封接頭的零件中產(chǎn)生漏隙 。焊頭可能擦傷表面 。較長焊接時(shí)間時(shí)在遠(yuǎn)離接頭區(qū)域的零件部分還可能出現(xiàn)熔化和斷裂，尤其在模制件中的孔洞 、焊合線和尖角處是這樣 。

保壓時(shí)間
保壓時(shí)間是指焊后零件在無振動(dòng)壓力下結(jié)合和凝固的標(biāo)稱時(shí)間 。 在大部分情況下，它并不是 一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)， 0．3 到 0．5 秒一般足夠了，除非內(nèi)載荷易于拆開焊接零件 ( 如焊前壓縮的螺旋彈簧) 。 壓力焊接壓力提供了焊頭與零件耦合所需的靜力，以便振動(dòng)傳入零件中 。 在焊接循環(huán)的保壓階段接頭處的熔化材料凝固時(shí)，同樣的靜載荷確保零件連成一體 。 最佳壓力的確定對于良好焊接是必不可少的 。 如果壓力過低，會(huì)造成能量傳遞差或不足的熔體流動(dòng)，導(dǎo)致不必要的長時(shí)間焊接循 環(huán) 。增加焊接壓力會(huì)減少實(shí)現(xiàn)相同位移所需的焊接時(shí)間 。 如果壓力過高，會(huì)造成沿流動(dòng)方向的分子取向及降低焊縫強(qiáng)度，可能產(chǎn)生零件壓痕 。極端情況下如果相對于焊頭端部振幅來說壓力過高，可能會(huì)過載 、使焊頭停止 。在超聲波焊接中， 高振幅需低壓力，低振幅需高壓力 。 隨著振幅的增加，可接受的壓力范圍變窄 。 因此高振幅時(shí)最重要的是找到最佳壓力 。 大多數(shù)超聲波焊接是在恒壓或恒力下進(jìn)行的 。 對于某些裝置，循環(huán)過程中力是可以改變的，即進(jìn)行力分階 ( force profi- ling ) ，在超聲波能量施加給零件期間焊接作用力減小 。在焊接循環(huán)后期下降的焊接壓力或作用力減少了從接頭處的材料擠出量，延長分子間擴(kuò)散時(shí)間，減低分子取向并提高焊縫強(qiáng)度 。對于有較低熔體粘度類似聚酰胺的材料而言，這可能大大提高焊縫強(qiáng)度 。

焊接模式
按時(shí)間焊接稱之為開環(huán)過程 。 待焊零件在焊 頭下降和接觸之前裝配于工裝夾具之中 。 然后超 聲波作用于組件一段固定時(shí)間，通常是 0． 2 － 1 秒 。 這個(gè)過程并不出現(xiàn)成功焊接 。 成功焊接是在 假設(shè)固定的焊接時(shí)間導(dǎo)致固定量的能量作用于接 頭，產(chǎn)生可控量的熔化條件下的理想情況 。 實(shí)際 上，從一個(gè)循環(huán)到下一循環(huán)保持振幅吸收的功率 并不是一樣的 。 這是由于多個(gè)因素造成的( 如兩 零件之間的配合) 。 因?yàn)槟芰侩S功率和時(shí)間而變 化，時(shí)間固定，施加的能量從一個(gè)零件到下一零件 會(huì)發(fā)生改變 。 對于一致性非常重要的大批量生 產(chǎn)，這顯然是不合乎要求的 。按能量焊接是具反饋控制的閉環(huán)過程 。 超聲波機(jī)器軟件測量吸收的 功率并調(diào)節(jié)加工時(shí)間以便向接頭傳遞所需的能量 輸入 。 這個(gè)過程的假設(shè)是如果每道焊縫消耗的能 量相同，接頭處熔化材料的數(shù)量每次是相同的 。 然而實(shí)際情況是在焊接套件中以及尤其在焊頭和 零件界面處存在能量損耗 。 結(jié)果，某些零件可能 比其它零件獲得更多的能量，可能造成焊縫強(qiáng)度 不一致 。 按距離焊接允許零件按特定的焊接深度 連接 。 這種模式運(yùn)作不取決于時(shí)間 、 吸收的能量 或功率，補(bǔ)償模制件中的任何尺寸偏差，因而最好 地保證了每次在接頭中熔化相同數(shù)量的塑料 。 為 了控制質(zhì)量，可以對形成焊縫所用的能量或所花的時(shí)間設(shè)定限度。

以上的幾個(gè)因素都可以通過超聲波焊接機(jī)來進(jìn)行調(diào)整。其中,焊接時(shí)間、超聲壓力、保持壓力時(shí)間被認(rèn)為是影響焊接強(qiáng)度和質(zhì)量的最主要的因素。
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