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超聲波塑焊機新技術與新工藝

返回列表 來源: 發布日期:2019-04-12

  近年來,隨著塑料工業的迅速發展。各種塑料製品已被廣泛應用於航空、汽車、造船。電子和玩具等各個工業領域。並取得了令人矚目的成果和經濟效益。然而,由於注塑工藝等因素的限製.有相當一部分形狀複雜的塑料製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汙染和勞動保護等一係列棘手問題;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。於是一種新穎的塑料加工設備一一超聲波塑焊機便應運而生了。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.並具有操作簡便.焊接速度快和質量好等優點。


  超聲波塑焊機的基本原理是這樣的:超聲波發生器產生20~40kHz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麵。兩個焊麵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麵形成熔化層.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製係統。利用空氣壓縮機將5kg左右的氣壓送入氣路閥門。通過電器控製係統來控製間門換向,便可使焊頭按照需要任意升降,電器控製係統還控製預壓,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製係統,以實現啟動、升降、觸發、預壓和維持時間的程序化自動控製。並可根據不同焊接對象選擇最佳功率、壓力和維持時間。


  由於焊接對象的材料、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係數、振動阻力、摩擦係數、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製定適當的焊接工藝。當焊接麵為平麗時.下部焊而應注塑成有一個橫貫整個焊麵的導向錐形條,它的作用是使超聲能量更集中,對於熔點較低的高硬度易焊接材料,導向條高度不得低於0.25mm;而對低硬度材料(如聚碳酸脂等},則高度不得低於O.5mm。從圖1下方的溫度-時間曲線可以看出。在施加超聲能量後,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,並能取得最高焊接強度。它采用了間距移位焊接.以防止二結合麵燒化.由於凸凹麵需保持一定的間隙.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.


  它適用於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,然後靠焊接機的可控壓力,沿垂直壁麵逐步熔化餘量部分。由於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於焊件壁厚的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.可將嵌入物表麵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。如嵌入物外徑小於6mm,超聲功率可取300~500W;如大於6mm小於12mm,可取700~900W;如大於12mm或多頭焊接。則至少取1200W以上。一般而言,焊頭表麵直徑應為嵌入物的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杆的一倍。這種焊法對於鉚焊非耐磨熱塑性塑料是理想的。對鉚杆直徑較細的耐磨熱塑性塑料。


  這種圓蓋帽鉚接形式。這時鉚杆頂部應設計成錐形。塑料熔解在其尖端開始。從而減少了超聲能量的傳輸消耗。並降低了焊頭與鉚杆間的中心校正要求。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.並適宜進行多頭焊接.對焊麵要求平整且厚度已不能增加的部件.這種埋頭柳焊形式。在鉚杆直徑大於5mm的情況下。這種方法能防止表麵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.若各鉚杆的焊麵處在同一平麵上。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.則宜采用全波複合焊頭.


  超聲波塑焊機是一種高速度.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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