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1、编制 - 讲师：黄天光培训资料纯属个人编制，如有雷同或错误，请多多谅解，hank you ！超声波焊接机技术应用超声波塑料焊机技术先进前景广阔, 当代社会， 塑料的各种制品，已渗透到人们日常生活的各个领域，同时也被广泛应用到航空、船舶、汽车、电器、包装、玩具、电子、纺织等行业。然而，由于注塑工艺等因素的限制，在相当一部分形状复杂的塑料制品不能一次注塑成型，这就需要粘接，而沿用多年的塑料粘接和热合工艺又相当落后，不仅效率低，且粘接剂还有一定的毒性，引起环境污染和劳动保护等问题。传统的这种工艺已不能适用现代塑料工业的发展需要，于是一种新颖的塑料加工技术超声波塑料焊接以其高效、优质、美观、节能等优越
2、性脱颖而出。超声波塑料焊接机在焊接塑料制品时，即不要填加任何粘接剂、填料或溶剂， 也不消耗大量热源，具有操作简便、焊接速度快、焊接强度高、生产效率高等优点。因此，超声波焊接技术越来越广泛地获得应用。超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产。超声波焊接机的工作原理超声波焊接机的工作原理：超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前220V、50Hz 的电能转变成15KHZ或 20KHZ的高频电能，再由换能器将电能转换成高频振动机械能，通过焊头加于塑料制品工件上，通过
3、工件表面及内在分子件的摩擦而使接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当振动停止，工件同时在焊头的压力下冷却定形，便达成完美的焊接。超声波焊接机组成部分超声波焊接机主要由如下几个部分组成：电箱、气动部分、程序控制部分，换能器部分。换能器部分由三部分组成：换能器（ TRANSDUCER） ；增幅器（又称二级杆、变幅杆，BOOSTER） ；焊头（又称焊模， HORN 或 SONTRODE） 。换能器 ( TRANSDUCER) ： 换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号。变幅杆（ BOOSTER） ： 又叫调幅器，变幅杆本身就是一条金属柱，通过形
4、状的设计，可以将换能器传递过来的振幅进行放大，达到加工塑料件所需能量振幅，相当于加热的温度。焊头（ HORN） ：焊头的作用是对于特定的塑料件制作，符合塑料件的形状、加工范围等要求。组件名称及功能升降速度 ：调节此旋钮可调节焊头上下的速度，顺时针旋转减速、反之加速。焊接时间 ：调节超声波焊接的时间。保压时间 ：用于调节超声波发射完后，塑料件固化的时间。延时时间 ：气缸下压触碰到行程开关至超声波发出之间的时间。气压表 ：指示工作气压。调压器 ：用于调节工作气压，将旋钮拔出即可调节，调好后再压入即可。换能器固定座：用于固定换能器系统。超声测试按键：轻触按键，即可发送超声波，一般用于检测超声波是否正
5、常。焊头升降开关：主要用于校对模具，该开关为自锁开关，按下后需重按复原。分水器 ：用于分离压缩空气中的水分，请在积水半满时将杯底针向上压，以排出积水。机体固定把手：用于固定上部机架。升降手轮 ：将机体固定把手松开后即可调整机架高低。调幅器 ：又叫增幅器、二级杆，用于放大换能器输出振幅。焊头 ：又叫焊模，将超声波能量传至工件。通常为谐振频的半波长，材料多为钛合金或铝合金，铝合金焊头易在工作物上留下氧化物，可以电镀或使用防热塑料膜来防止。注意焊头不可以任意修改，否则会改变其谐振频率及机械强度，容易导致换能器或电器零件损坏。触发按钮： 两边开关同时触发，可实现正常程序。急停按钮： 该开关为自锁开关，
6、一经触发，则焊头不能下降。如触发后应旋钮复位，便于程序运作。限位螺栓： 调节螺栓上螺母位置，可限制焊头下降的高度，控制塑料件焊接深度。电源开关： 打开此开关后，电源导通，指示灯亮。德国必诺牌K3520塑胶熔接机德国进口数控电箱必诺 K3520标准机结构尺寸校模：为达到高的生产效率焊头与塑料件之间的距离应尽量缩短但仍需留有足够的空间方便取放塑料件。将塑料件放在底座中调整气压在2Kg 左右，利用焊头升降开关来使上下摸对准。选择适合的焊头与塑料件之间的距离锁紧机架固定把手。调整限位螺栓使焊头下降压紧塑料件之后仍有0.2mm左右的空间。（对于焊接深度要求较高的塑料件，此空间相应加大）调整焊接、保压时间
7、、气压、试焊样件。观察样件, 如发现焊接不均匀 , 则需要细调底座的平衡一般原则为焊接部位熔接越厉害, 则应调低，在底座相反位置垫上纸片等抬高底座对应位置，使塑料件与焊头吻合良好。开机后显示屏上的信息开机后，显示屏上会显示如下信息：至此，整台机器就可以开始生产了。功能键（ Key Functions)Mode 停止使用 Limits 停止使用US-Test 手动测试超声波Setup 状态设定模式CLR -清除故障信息 -清除焊接次数Enter 确认所输入的参数状态值箭头上下左右键1-9 数字键故障信息（ Error Message) 影响超声波焊接的因素影响塑料件超声加工的因素如下：（ 1）接
8、触面的设计（2）焊接线的设计（3）塑料材质（ 4）塑料件外形和尺寸（5）焊接面与焊头之间距离（6）焊头的设计（7）焊头的振幅（8）校模的准确性（9）焊接压力、时间参数的选择Swiss made A Cobra20-1500 Version V2.2 Welded Parts 123456 Error( 故障 ) Overload(过载）Error( 故障 ) Conv Voltage（换能器电压）Error( 故障 ) Frequecy max(最大频率）Error( 故障 ) Frequecy min( 最小频率）Error( 故障 ) Safety Switch( 安全开关）Error(
9、故障 ) Emergency Stop(急停开关）Error( 故障 ) Dual Palm button( 启动开关 ) 电箱功率太小振幅太大焊头破裂换能器破裂调幅破裂焊头频率超出了追频范围焊头频率小于追频范围安全开关失效急停开关没关上启动开关失效塑料件的加工条件对超声焊接的影响塑料件经过注塑、挤压或吹塑等的不同加工形式以及不同的加工条件都会形成对超声焊接 产生一定影响的因素。 A ：湿度缺陷： 湿度缺陷一般在制作有条纹或疏松的塑料件过程中形成，湿度缺陷在焊接中衰减有用能量，使密封位渗水，加长焊接时间，所以湿度高的塑料件在焊接前要作烘干处理。如聚甲醛等。B ：注塑过程的影响 ： 注塑过程参数
10、的调整会引致如下缺陷：1 尺寸变化 ( 收缩、弯曲变形) 2重量变化 3 表面损伤 4 统一性不佳C：保存期 ：塑料件注塑加工出来后，一般最少放置24 小时后，再进行焊接，以消除塑料件本身应力变形等因素。无定形塑料通过注塑出来的塑料件可不按此要求。D：再生塑料 ：再生塑料的强度比较差，对超声波焊接适应性也较差，所以如用再生塑料，各种设计尺寸均要酌情加以考虑。E：脱模剂和杂质脱模剂和杂质对超声波焊接有一定的影响：虽然超声波加工时可将加工表面的溶剂杂质等震开，但对于要求密封、或在高强度的情况下，应尽可能去除。在有些情况下，先清洗塑料件是必要的。近场焊与远场焊焊接线与焊头的距离近场焊与远场焊，如果设
11、备超声波焊接机与焊接线及材料参数都是相同的，那么影响焊接质量的就只有产品焊接线与焊头之间的距离了，也就是近场焊与远场焊。什么叫近场焊，什么叫远场焊。当超声波焊头与产品焊接线的距离小于6.3mm时，我们称之为近场焊，大于6.3mm时，我们称之为远场焊，一般来讲，像普通塑胶材料，超声波焊头与产品焊接线之间的距离越小越好！那样更容易焊接但有些特殊材料只能使用远场焊来进行焊接，因为近场焊容易使零件产生裂纹与损坏。常见焊接故障现象原因解 决 方 法焊接过度输入能量太多1 降低气压 2 减少焊接时间3 降低振幅段数焊接过轻输入能量太少1 增加气压 2 加长焊接时间 3 增大振幅段数 4 使用较大功率的机型
12、非焊接面损伤1 焊头塑料接触面不吻合2 声波集中损伤1 修理焊头与底模使之与塑料件吻合2 修理焊头在相关位置避空塑料件开裂、震断1 超声波振幅过大2 塑料件强度不够1 减少输出振幅2 塑料加加强筋或加厚塑料件表面穿孔超长时间焊接所致超声波集中损伤1 减少焊接时间2 焊头相应位置避空3 塑料件加强厚度或加加强筋焊头随即下降碰到加工物未发波即上升1 下降冲程未到焊接位置 2 极限开关不良1 对正在升降筒焊接位置 2检修极限开关操作中过负载灯亮。1 焊头松动2 焊头破裂1 锁紧焊头 2 换修焊头焊接后不上升1 气压不够 2 控制电路不良1 调整空气压力2 换修时控板空气压力、电源焊头均正常但无法操作
13、1 急停按钮接触不良 2 控制电路不良3 启动按钮坏1 检查或换修2 换修3 检查或换修焊头上升或下降冲击太大1 缓冲调整不合适 2 缓冲调整锁死 3 下降速度设定太高1 重新调整缓冲2 检查并做调整3 调整下降速度焊接过熔1 焊接后产品外型尺寸不一 2 工作物外表损伤1 调整最低点微调螺丝 2 焊接时间太长欲缩短焊接过重焊接能量过多1降低使用压力2减少焊接时间3降低振幅段数4 . 减缓焊头之下降速度按下焊接按钮机器不动作1 焊接机电源没有打开 2 气源不正常 3 行程开关没有到位 4 电磁阀坏 5 焊接机信号线接触不好1 打开焊接机电源2 检查和调整气源3 调整行程开关4 更换电磁阀5 检查
14、线路连接焊线设计A 导能点高度 R 熔接表面区域面礼 p 塑胶厚度 E 熔接间隙以防外凸塑料件的设计塑料件的结构设计必须首先考虑如下几点：1 焊缝的大小 （即要考虑所需强度）2 是否需要水密、 气密 3 是否需要完美的外观4 避免塑料熔化或合成物的溢出 5 是否适合焊头加工要求焊接质量可能通过下几点的控制来获得：1 材质 2 塑料件的结构3 焊接线的位置和设计4 焊接面的大小5 上下表面的位置和松紧度6 焊头与塑料件的妆触面7 顺畅的焊接路径8 底模的支持为了获得完美的、可重复的熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向：1 最初接触的两个表面必须小，以便将所需能量集中，并尽量减少所需要的总能量（即焊
15、接时间） 来完成熔接。2 找到适合的固定和对齐的方法，如塑料件的接插孔、台阶或企口之类。3 围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相联系互紧密接触的。如果可能的话， 接触面尽量在同一个平面上，这样可使能量转换时保持一致。下面就对塑料件设计中的要点进行分类举例说明：整体塑料件的结构1.1 塑料件的结构塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚，太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为2-6kgf/cm2 。所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形。1.2 罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚集点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1 所示），在设计时可以罐
16、状顶部做如下考虑1 加厚塑料件 2 增加加强筋3 焊头中间位置避空1.3 尖角如果一个注塑出来的零件出现应力非常集中的情况，比如尖角位，在超声波的作用下会产生折裂、融化。这种情况可考虑在尖角位加R 角。如图 2 所示。1.4 塑料件的附属物注塑件内部或外部表面附带的突出或细小件会因超声波振动产生影响而断裂或脱落，例如固定梢等（如图3 所示）。通过以下设计可尽可能减小或消除这种问题：1 在附属物与主体相交的地方加一个大的R 角，或加加强筋。 2 增加附属物的厚度或直径。1.5 塑料件孔和间隙如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减（如图4 所示），根据材料类型（尤其是半晶体材料）和孔大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免。1.6 塑料件中薄而弯曲的传递结构被焊头接触的塑件的形状中，如果有薄而弯曲的结
