幾種常見的超聲波熔接線的設計

幾種常見的超聲波焊接線設計

超聲波塑膠焊接原理，是利用焊接面接觸解離的衝撞效果所致的發熱，或利用施加於焊接面的交變正弦應力壓縮所致的發熱。此兩種理論目前尚無明確的結論。也可能是此兩種發熱效果同時發生。無論如何，總是此種發熱作用，使焊接面熔融而結合，所以塑膠的超聲波焊接有時稱為超聲波熔著或超聲波接合。

超聲波能量的吸收因塑膠材質而異，並非超聲波振動全體，而是局部發生選擇性發熱，例如，在硬塑膠間夾吸收良好的硬質塑膠或接著劑，可使硬塑膠不大發熱即可焊接。傳達焊接時，超聲波在塑膠中傳達到達接合面，在此引起發熱而焊接，在較硬塑膠時，超聲波較易傳播。

2。超聲波塑膠焊接的特色

1。可經由水或油等異物焊接於焊接面

2。相對於其它焊接技術，超聲波可焊接所有熱可塑性塑膠

3。焊接時間極短

4。作業簡單清潔，無汙染環保問題

5。可達強固美觀焊接

超聲波焊接線結構設計

超聲波焊接時並不要求全體振動發熱，而是希望能選擇得性的在焊接部位發熱，超聲波焊接時，超聲波在塑膠中傳達到設有導能角〈Energy Director〉的接合面，在此處發熱而焊接。超聲波所發出的能量可以極快速的傳導振動，但達到上蓋與下蓋的熔合狀況是不可能的，因為面與面的摩擦雖然可以藉由急速摩擦振動產生熱能，卻無法達到破壞端面材料分子結構進行熔合，主因在於導能點的設計與焊接引數的設定；沒有開設導能點，來以點破壞面的材質分子結構，便無法焊接。因此超聲波塑膠焊接的接面機構設計，影響焊接的難易、焊接部外觀、加工精度、焊接強度及水、氣密性等。

超聲波導能點和接面設計需考慮的因素

1。必需為一縮小的接觸面，以利超聲波能量之集中傳輸，以達到不傷及表面且能快速焊接的效果。

2。固定部份之被熔物，需有足夠的支撐面，以便另一部份的自由振動來達到音波傳導摩擦生熱而熔接的效果。

3。要預留足夠的空間，讓熔融的材料流滯以防熔料外溢，而破壞產品美觀。

4。需水密和氣密的元件焊接，必需先考慮塑膠材質，並給予特殊的接面設計。

5。焊頭（HORN）與加工物之接觸面（壓著面）需有適當的平面以免傷及表面。

6。導能點上方應有適當的壓著面，以利HORN直接壓著傳輸超聲波。

7。兩焊接物之接面不得設計過於緊密，而需是一吻合鬆弛的接面，否則是會影響焊接效果。

超聲波焊接線設計

超聲波焊接接觸面結構設計

超聲波熔接線設計

超聲波焊接接面設計種類

1。一般型

2。階梯型

3。剪力型

4。溝槽型

5。混合型

6。特殊型

階梯型超聲波熔接線設計

剪力型超聲波焊接線結構設計

溝槽型超聲波焊接線結構設計

避免溢料的超聲波線結構設計

避免溢料的超聲波線結構設計

避免溢料的超聲波線結構設計

解決不易焊接的塑膠材質─剪力型接面設計

半結晶性塑膠材質的分子結構在固態時呈彈簧狀，其內部會吸收一部分的高頻機械振動能量，這使超聲波能量難以傳導至焊接面，因此這類塑料的焊接通常需要高振幅。熔點範圍狹小的結果是必須利用高功率的超聲波（高熔解熱）以破壞結晶結構，使材料流動。一旦熔化的材料流出加熱區域後，只要溫度些微下降即快速固化。因為這種特性， 以期達到滿意的焊接效果，所以需要採用特殊的導能點接面設計。

剪力型導能點設計的優點

◆焊接強度高

◆水氣密效果佳

◆避免假焊接現象發生

◆適合大多數塑膠材料

剪力型導能點設計的限制

◆要求高精準度的加工物

◆需要較強的支援

◆焊接接面多為正多邊形或圓形

超聲波焊接避免接合面溢位的結構設計

超聲波塑膠焊接的塑膠接面機構設計，影響焊接的強度、焊接部的美觀、焊接加工的精度、水氣密性。因此須依塑膠的材質，適當的決定接面設計的型式，在傳導焊接的特性上，嵌合形狀極為重要。下列為避免加工物外部及內部溢位的各種接面設計範例，配合超聲波焊接的焊接時間、振幅、壓力的調節，能達到焊接迅速美觀強固的最佳效果。

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