塑料的超声波焊接

超声波焊接在相同和不同的材料之间建立牢固的连接。它特别适用于焊接热塑性塑料。塑料的超声波焊接使用频率为 20 - 70 kHz 的超声波。振动由焊头以 5 - 50 μm 的振幅引入到组件中。摩擦热产生并导致熔化。然后可以在额外的压力下连接塑料。 
为了能够进行精准的超声波焊接,声波的能量必须被聚集。这通过工具(焊头和底座)的几何形状或塑料本身(焊缝设计)发生。接缝处的点或边缘可以集中能量,因此被称为导能角(简称:ERG)。

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塑料超声波焊接的优点

 超声波焊接工艺具有许多优点。最重要的是:

  • 节省时间:塑料在几分之一秒内被焊接。超声波焊接省去了加热和冷却工具的启动和等待时间。
  • 始终如一的质量:精确的控制技术确保精准和可重复的结果。
  • 节约成本和环保:不需要像胶水这样的工具,它消耗的能量更少。

焊缝设计

接缝设计对形状配合连接有特别的影响。有不同的焊缝结构,适用于材料和组件。

这些组件的设计就像带有导能角的平台。超声波使导能角熔化,并且在额外的压力下,组件在视觉上完美无缺,强度高,并且在一定程度上紧密连接。

  • 接缝的简单生成
  • “俄罗斯方块效应”(组件自动定心)

下部组件具有间隙(即凹槽)。顶部即弹簧,完全适合凹槽。弹簧的导能角将能量集中起来,它会熔化,然后通过额外的压力将组件连接起来。凹槽处的较大壁厚是必不可少的。

  • 最高强度
  • 精确连接

熔化过程从导能角开始。然后通过受控压力将上部组件往下推至下部塑料的垂直壁。这两种材料通过产生的热量结合在一起。

  • 半结晶塑料的完美接合(材料中的分子链有序排列)
  • 紧密而结实

塑料可以通过铆接与金属或不可焊接的材料连接。塑料上的铆钉销经过重新成型,将材料固定在顶部。

  • 添加外部材料
  • 无需额外的连接元件
  • 快速干净

下部组件有一个凹口,壁在其中形成一个点。上部组件放置在中心。借助超声波和额外的压力,导能角会熔化并适应凹口。因此可以将两种塑料连接起来。

  • 连接薄壁组件
  • 通过中心孔精确接缝

当铆钉销无法注入到组件上时,用作铆接的替代方法。因此,焊头“跳入”:它在前表面经过特殊形状处理,可以通过固定第二材料的方式重新塑造塑料部件。

  • 不需要导能角
  • 添加外部材料
  • 可以进行大幅面变形

组件平铺在彼此的顶部,没有任何特殊的焊缝设计。焊头的尖端穿透下板。在这个位置塑料熔化,部分聚集在分型缝上并导致选择性连接。

  • 不需要导能角
  • 精密接合
  • 简单、快速且合适

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FUNDAMENTALS OF PLASTICS
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