超聲波熔接的優點1.節能環保2.無需裝備散煙散熱的通風裝置3.成本低,效率高4.容易實現自動化生產5.焊接強度高，粘接牢固6.焊點美觀，可實現無縫焊接，防潮防水，氣密性好7/20/20231超聲波熔接工藝超聲波熔接的工作原理 超聲波熔接裝置是通過一個電晶體功能設備將當前50/60Hz的電頻轉變成20KHz或40KHz的電能高頻電能，供應給轉換器。轉換器將電能轉換成用于超聲波的機械振動能，調壓裝置負責傳輸轉變后的機械能至超聲波熔接機的焊頭。焊頭是將機械振動能直接傳輸至需壓合產品的一種聲學裝置！！

振動通過焊接工作件傳給粘合面振動磨擦產生熱能使塑膠熔化，振動會在熔融狀態物質到達其介面時停止，短暫保持壓力可以使熔化物在粘合面固化時產生個強分子鍵，整個周期通常是不到一秒種便完成，但是其焊接強度卻接近是一塊連著的材料。7/20/20232超聲波熔接工藝超聲波熔接的工作原理如下圖所示，振動能量從焊頭傳遞到工件，工件之間的摩擦產生的熱量將工件熔接面熔化，從而焊接成一體。焊頭HORN工件熔合振動能7/20/20233超聲波熔接工藝超聲波熔接的工作原理7/20/20234超聲波熔接工藝超聲波熔接機的工作原理示意圖超聲波熔接機工作原理圖電源換能器調幅器焊頭7/20/20235超聲波熔接工藝常用的超聲波熔接機介紹No.1 美國必能信公司 Branson其它：HerrmannRincoSonitekDukane7/20/20236超聲波熔接工藝常用的超聲波熔接機(3000W以下)7/20/20237超聲波熔接工藝常用的超聲波熔接機(3000W以上)7/20/20238超聲波熔接工藝常用的超聲波熔接機(多頭)7/20/20239超聲波熔接工藝超聲波熔接技術的應用1.熔接 Welding2.鉚接 Staking3.埋植 Insertion4.成型 Swaging/Forming5.點焊 Spotwelding6.切除 Degating7.其它用途 Others7/20/202310超聲波熔接工藝鉚接-Staking7/20/202311超聲波熔接工藝標準鉚接方式-StandardProfileStake7/20/202312超聲波熔接工藝圓蓋鉚接方式-DomeStake7/20/202313超聲波熔接工藝咬花成型鉚接方式-KnurledStake7/20/202314超聲波熔接工藝平頭鉚接方式-FlushStake7/20/202315超聲波熔接工藝中空鉚接方式-HollowStake7/20/202316超聲波熔接工藝高壓鉚接方式-HighPressureStake7/20/202317超聲波熔接工藝埋植-Insertion7/20/202318超聲波熔接工藝成型-Swaging/Forming7/20/202319超聲波熔接工藝點焊-SpotWelding7/20/202320超聲波熔接工藝切除-Degating7/20/202321超聲波熔接工藝超聲波熔接適用的材料哪些材料可以用超聲波來焊接呢?由超聲波的工作原理我們可以知道，超聲波的實際功率并不大，工作時間短，所以產生的熱量有限，所以一般只適用于一些熔點較低(400℃以下)的材料。主要以熱塑性的聚合物即塑料為主。我們主要了解一下各種塑料的熔接特性。一般來說，聚合物的熔點越高，其焊接所需的超音波能量越多。材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振動是很有影響的。總的說來，愈硬的材料其傳導力愈強。

7/20/202322超聲波熔接工藝影響超聲波熔接能量的因素7/20/202323超聲波熔接工藝影響超聲波熔接能量的因素由前面的公式中我們可以看到影響超聲波熔接的能量的因素有哪些。其具體表現有哪些呢？1.氣壓 我們可以通過調壓閥來調整，一般來說氣壓越大，能量越大2.下降速度 超聲波熔接機上有相應的旋鈕，一般來說，下降速度越大， 能量越大3.頻率 超聲波熔接機器都有固定的頻率，頻率越大，能量越大4.振幅 振幅的變化因素比較多，就一般來說，振幅的調整可以通過 調幅器和焊頭的設計來達到5.時間 我們可以調整焊接機的焊接時間，時間越長，焊接的能量越大6.保壓時間 保壓時間是在塑料熔化之后的保持氣壓的時間，時間越長， 形成的焊點越穩定，變形越小7/20/202324超聲波熔接工藝影響超聲波熔接能量的因素讓我們回顧一下之前的超聲波熔接機的工作原理圖。超聲波熔接機工作原理圖電源換能器調幅器焊頭7/20/202325超聲波熔接工藝影響超聲波熔接能量的因素(頻率)換能器 Converter作用:將電能轉換成機械能組成:陶瓷晶片和傳動頭原理:電流經過換能器，令換能器內產生電磁振蕩，再經過壓電陶瓷片，令壓電陶瓷片產生振動，振動經過金屬頭，傳到調幅器表面振幅: 20KHz=0.02mm 30KHz=0.015mm 40KHz=0.01mm7/20/202326超聲波熔接工藝換能器的工作原理—磁伸縮磁伸縮(MagnetostrictivePrinciple)7/20/202327超聲波熔接工藝影響超聲波熔接能量的因素(調幅器)調幅器(Booster)7/20/202328超聲波熔接工藝影響超聲波熔接能量的因素(焊頭)焊頭(Horn)7/20/202329超聲波熔接工藝影響超聲波熔接能量的因素(焊頭)焊頭通常是一個半波長的共振金屬塊，將振動能量傳遞到工件上焊頭的材料一般選擇鈦合金，鋁合金以及鋼鐵焊頭還可以根據需要進行以下的處理： 高碳鋼嵌入 陽極處理 鍍鉻7/20/202330超聲波熔接工藝雕刻成型焊頭-ContourMachinedHorn7/20/202331超聲波熔接工藝全波長焊頭-FullWaveHorn7/20/202332超聲波熔接工藝復合式焊頭-CompositeHorn7/20/202333超聲波熔接工藝加裝壓板的焊頭-PlungerOnHorn7/20/202334超聲波熔接工藝真空焊頭-VaccumHorn7/20/202335超聲波熔接工藝切削焊頭-CuttingHorn7/20/202336超聲波熔接工藝影響超聲波熔接能量的因素(振幅)7/20/202337超聲波熔接工藝超聲波熔接夾具---底模(Fixture)在焊接時需要對下面的工件進行固定及支撐，這也是非常重要的。固定的夾具稱之為底模。底模的設計主要要考慮以下幾點：1.工件吻合 這就要求定位準確且牢固，使得工件在焊接的過 程中不會移動2.工件支撐 要求支撐穩固，不然振幅會被消弱3.定位及取放方便 縮短工作時間，提高生產率4.其它特殊要求7/20/202338超聲波熔接工藝底模17/20/202339超聲波熔接工藝底模27/20/202340超聲波熔接工藝超聲波熔接機參數調校以BRANSON8800機型例基本調整程序如下7/20/202341超聲波熔接工藝調幅器選擇焊頭調諧焊頭——工件——底模之間的校準調整：焊接壓力 焊接時間保壓時間調整：行程速度下降時間機械式止動器7/20/202342超聲波熔接工藝被焊工件負載監控表過載負載20%至95%過載時候壓力較高減低下降速度降低動力觸發值用較低比例的調幅器使用功率更大的焊機焊接不充分增加焊接時間和壓力采用更高比例的調幅器焊接過度減少焊接時間或降低壓力采用較低比例的調幅器工件的檢查或試驗欠佳良好參數記錄7/20/202343超聲波熔接工藝調幅器的選擇焊接面積-----面積越大,需要振幅越高工件材料-----PP/PE/尼龍等較難焊的晶型樹脂,需要的振幅較高工件構造-----工件有細長的柱子或薄片等容易振裂的,應采用 較弱的振幅7/20/202344超聲波熔接工藝調諧器的選擇能源供應部份必須調諧得與換能器、調幅器、焊頭的每種組合相配合正常情況：測試時，負載表的讀數應少于20%異常情況：負載大于20%應檢查： A焊頭是否鎖緊？ B連接螺桿是否完好？ C連接面是否清潔？ D焊頭是否有裂痕（用油涂于表面，測試音波時， 可見到裂痕位置7/20/202345超聲波熔接工藝對位與行程對位焊頭、工件與底模之間的對位工件放于底模，將氣壓放掉，焊頭用力往下拉，對準接觸面然后將底模在底板上固定好行程以方便取放工件為宜切記不能將焊頭直接接觸底模或底板的金屬等硬質材料，很可能會導致換能器的破壞。7/20/202346超聲波熔接工藝壓力1.壓力過低,會延長焊接時間,使工件表面產生疤痕或質量不佳2.壓力過高,會使工件破裂,使界面結合欠佳,甚至過載,而終止超聲7/20/202347超聲波熔接工藝焊接時間與保壓時間1.過長的焊接時間,會產生飛邊或質量下降,特別是嚴格密封的場合下,更要注意,2.過長的焊接時間,會使工件偏離焊接區、表面熔化或破裂，特別是有孔部位、模合線上或頭角處。3.一般0.3S~0.5S,在有彈力裝置、材料熔點高或材料有彈性時,要加大保壓時間。如：PP/PE等。7/20/202348超聲波熔接工藝動力觸發器用來控制超聲波發出的時間旋鈕刻度為1~23,刻度越大,壓力越大,范圍67N~734N除非要克服變形或需要壓縮(彈簧、膜片、密封件）的元件，使用較高的觸發壓力外，一般都使用較低的觸發壓力1~57/20/202349超聲波熔接工藝一般開始參數設置時,一般由小到大的原則每次調整一種參數 壓力表:20觸發壓力:1~5焊接時間:0.5S下降速度:1~5保壓時間:1S7/20/202350超聲波熔接工藝超聲波熔接結構設計超聲波的熔接結構主要有兩種：1.導熔線 EnergyDirector2.剪切 Shear其中導熔線是最常用的一種結構，也是相對比較穩定的一種結構，剪切的結構就相對比較難以控制。7/20/202351超聲波熔接工藝超聲波熔接結構設計——

導熔線 導熔線是在兩個熔接面之一上形成一條三角形的凸出材料，它的的基本作用是聚集能量，使之可以盡快達到熔解的溫度，從而得到更好的熔接效果。導熔線的基本設計如下圖所示，實際應用時可根據具體要求改變。非結晶聚合物半結晶聚合物7/20/202352超聲波熔接工藝超聲波熔接結構設計——

導熔線導熔線的優點主要有：

1.增加熔接強度

2.減少溢膠

3.減少熔接時間

4.需要較小的振幅導熔線的設計主要有以下幾種：7/20/202353超聲波熔接工藝階梯型導熔線-StepJoint階梯型導熔線主要用于外觀上需要精確對位以及不溢膠的設計7/20/202354超聲波熔接工藝溝槽型導熔線-Tongue&Groove溝槽型導熔線主要用于雙邊不溢膠且能提供對位的功能設計，其也具備一定的防水功能。7/20/202355超聲波熔接工藝十字交叉型導熔線-Criss-Cross十字交叉型導熔線是一組導熔線相互垂直交叉，能縮短熔接時間，減少熔接功率，增加熔接強度，但是容易產生段差及溢膠間斷式連續式7/20/202356超聲波熔接工藝垂直墻壁型導熔線垂直墻壁型導熔線可以增加抗撕裂力以及減少溢膠。7/20/202357超聲波熔接工藝間斷型導熔線-InterruptedEnergyDirector間斷型導熔線可以減少溢膠以及焊接能量，但是會降低焊接的強度。7/20/202358超聲波熔接工藝鑿子型導熔線-KnifeEdgeWithTextureSurface鑿子型導熔線適用于壁厚較薄的零件，但是會降低焊接的強度。7/20/202359超聲波熔接工藝咬花導熔面咬花導熔面主要用于增強熔接強度，如下圖所示7/20/202360超聲波熔接工藝防水的導熔線結構防水的導熔線結構主要用于增加氣密性，如下圖所示，密封圈7/20/202361超聲波熔接工藝剪切型熔接面剪切型熔接熔接過程是，首先熔化開始接觸的小面積材料，然后沿著壁面繼續垂直向下而有控制的導引到工件里頭去。如圖所示7/20/202362超聲波熔接工藝剪切型熔接面剪切型熔接的優點：1.熔接強度高，氣密性好。2.適合所有的塑膠材料，特別是具提早固體特性的半結晶性塑膠剪切型熔接的缺點1.不適用形狀復雜或者有直角的轉角的結構2.熔接需要堅固的側邊墻壁支撐，不然會變形。3.需要較大的振幅及功率，只適用于小一點的工件7/20/202363超聲波熔接工藝剪切型熔接面剪切型熔接的熔接深度一般為1.25W(壁厚)最小為0.5W最大為1.75W，干涉量見下表7/20/202364超聲波熔接工藝超聲波熔接設計中應注意的問題超聲波熔接應避免以下的設計7/20/202365超聲波熔接工藝超聲波熔接設計中應注意的問題焊頭與工件的接觸面積越大越好，如果小于熔接區域的面積，會很容易導致表面傷痕。7/20/