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2 焊接線的設計 焊接線是超聲波直接作用熔化的部分,其基本的兩種設計方式: ○1 能量導向 ○2 剪切設計 2.1能量導向 能量導向是一種典型的在將被子焊接的一個面注塑出突超三角形柱,能量導向的基本功能是:集中能量,使其快速軟化和熔化接觸面。能量導向允許快速焊接,同時獲得最大的力度,在這種導向中,其材料大部分流向接觸面,能量導向是非晶態材料中最常用的方法。 能量導向柱的大小和位置取決于如下幾點: ○1 材料 ○2 塑料件結構 ○3 使用要求 圖7所示為能量導向柱的典型尺寸,當使用較易焊接的材料,如聚苯乙烯等硬度高、熔點低的材料時,建議高度最低為0.25mm。當材料為半晶體材料或高溫混合樹脂時(如聚乙碳),則高度至少要為0.5mm,當用能量導向來焊接半晶體樹脂時(如乙縮荃、尼龍),最大的連接力主要從能量柱的底盤寬帶度來獲得。
 沒有規則說明能量導向應做在塑料件哪一面,特殊情況要通過實驗來確定,當兩個塑料件材質,強度不同時,能量導向一般設置在熔點高和強度低的一面。 根據塑料件要求(例如水密、氣密性、強度等),能量導向設計可以組合、分段設計,例如:只是需要一定的強度的情況下,分段能量導向經常采用(例如手機電池等),如圖8所示。
 2.2能量導向設計中對位方式的設計 上下塑料件在焊接過程中都要保證對位準確,限位高度一般不低于1mm,上下塑料平行檢動位必須很小,一般小于0.05mm,基本的能量導向可合并為連接設計,而不是簡單的對接,包括對位方式,采用能量導向的不同連接設計的例子包括以下幾種: 插銷定位:圖9所示為基本的插銷定位方式,插銷定位中應保證插銷件的強度,防此超聲波震斷。
 臺階定位:圖10所示為基本的臺階定位方式,如h大于焊線的高度,則會在塑料件外部形成一條裝飾線,一般裝飾線的大小為0.25mm左右,創出更吸引人的外觀,而兩個零件之間的差異就不易發現。
 圖11所示臺階定位,則可能產生外溢料。圖12所示臺階定位,則可能產生內溢料。圖13所示臺階定位為雙面定位,可防止內外溢料。
○1 企口定位:如圖14所示,采用這種設計的好處是防止內外溢料,并提供校準,材料容易有加強密封性的獲得,但這種方法要求保證凸出零件的斜位縫隙,因此使零件更難能可貴于注塑,同時,減小于焊接面,強度不如直接完全對接。
 ○2 底模定痊:如圖15所示,采用這種設計,塑料件的設計變得簡單,但對底模要求高,通常會引致塑料件的平行移位,同時底模固定太緊會影響生產效果。
 ○3 焊頭加底模定位:如圖16所示,采用這種設計一般用于特殊情況,并不實用及常用。 ○4 其它情況: A:如圖17所示,為大型塑料件可用的一種方式,應注意的是下支撐模具必須支撐住凸緣,上塑料件凸緣必須接觸焊頭,上塑料件的上表面離凸緣不能太遠,如必要情況下,可采用多焊頭結構。 B:如連接中采用能量導向,且將兩個焊面注成磨砂表面,可增加摩擦和控制熔化,改善整個焊接的質量和力度,通常磨砂深度是0.07mm-0.15mm。
 C:在焊接不易熔接的樹脂或不規則形狀時,為了獲得密封效果,則有必要插入一個密封圈,如圖18所示,需要注意的是密封圈只壓在焊接末端。圖19所示為薄壁零件的焊接,比如熱成形的硬紙板(帶塑料涂層),與一個塑料蓋的焊接。 2.3剪切式設計 在半晶體塑料(如尼龍、乙縮醛、聚丙烯、聚乙烯和熱塑聚脂)的熔接中,采用能量導向的連接設計也許達不到理想的效果,這是因為半晶體的樹脂會很快從固態轉變成融化狀態,或者說從融化狀態轉化為固態。而且是經過一個相對狹窄的溫度范圍,從能量導向柱流出的融化物在還沒與相接界面融合時,又將很快再固化。因此,在這種情況下,只要幾何原理允許,我們推薦使用剪切連接的結構。 采用剪切連接的設計,首先是熔化小的和最初觸的區域來完成焊接,然后當零件嵌入到下起時,繼續沿著其垂直壁,用受控的接觸面來融化。如圖20所示,這樣可能性獲得強勁結構或很好的密封效果,因為界面的熔化區域不會讓周圍的空氣進來。由于此原因,剪切連接尤其對半晶體樹脂非常有用。
剪切連接的熔接深度是可以調節的,深度不同所獲得的強度不同,熔接深度一般建議為0.8-1.5mm,當塑件壁厚及較厚及強度要求高時,熔接深度建議為1.25X壁厚。 圖21所示為幾種基本的剪切式結構:
剪切連接要求一個塑料壁面有足夠強度能支持及防止焊接中的偏差,有需要時,底模的支撐高于焊接位,提供輔助的支撐。 下表所示為零件大小尺寸和接觸面、零件誤差的大概尺寸:
| 零件最大尺寸 |
接觸面尺寸 |
零件尺寸允許誤差 |
| <18mm |
0.2mm-0.3mm |
±0.025mm |
| 18mm-35mm |
0.3mm-0.4mm |
±0.05mm |
| >35mm |
0.4mm-0.6mm |
±0.075mm |
當零件尺寸大于90mm時,或零件有不規則的形狀時,建議不采用剪切連接。這時因為注塑時很難控制誤差及變形使其保持一致。如果是上述情況,建議采用能量導向的形式。 圖22所示為雙面剪切式設計 圖23所示為扣式焊線設計,用于高強度,但上下塑料件不接觸的情況下,在特殊情況下,可用于增加密封圈的情況。

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