超声波工作原理: 由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号,通过换能系统把信号转换为高频机械振动,加于塑料制品工件上,通过工件表面及内在分子间的摩擦而使到接口的温度升高,当温度达到此工件材料的熔点时,使工作接口迅速溶化,继而填充于接口间的空隙,当振动停止,工件同时在一定的压力下冷却定型,便达到完美的焊接效果。超声波的几种方式:熔接:以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下,使两块塑胶的接合面产生磨擦热而瞬间熔融接合,焊接强度可与本体媲美,采用合适的工件和合理的接口设计,可达到水密及气密,并免除采用辅助品所带来的不便,实现高效清洁的熔接。铆焊:将超音波超高频率振动的焊头,压着塑胶品突出的梢头,使其瞬间发热融成为铆钉形状,使不同材质的材料机械铆合在一起。埋植:藉着焊头之传道及适当之压力,瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留入塑胶孔内,固定在一定深度,完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度,可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。成型:本方法与铆焊法类似,将凹状的焊头压着于塑胶品外圈,焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定,且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形,及化妆品类之镜片固定等。
点焊:A、将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线,达到熔接目的。
B、对比较大型工件,不易设计焊线的工件进行分点焊接,而达到熔接效果,可同时点焊多点。
塑料焊接技术:
超声波塑焊是将高频率机械振动通过工件传到接口部分,使分子加速运动。分子摩擦转换成热量使接口处塑料熔化,从而使两个焊件以分子联接方式真正结合为一体。因为这种分子运动是在瞬间完成的,所以绝大部分的超声波塑焊可以0.25~0.5s内完成。超声波塑焊适用于焊接面积较小,结构规则和热塑性的塑料件,如车窗马达、内置音响、脚垫、门板、离合拔叉、备胎箱、保险杠、滤清器、前挡板等。
目前,塑料焊接技术已被成功地运用于汽车保险杠焊接、仪表板和仪表盘焊刹车杯、安全气囊、汽车工具箱汽车门板以及其他与发动机有关的零部件制造工业中。近年来,原先许多传统使用金属的零部件也开始用塑料代替进气歧管,仪表指针,散热器加固,油箱,过滤器等。
国内汽车自主品牌厂家的不断壮大与跨越式发展,为焊接领域的新技术应用及技术研究提供了非常好的机遇。低能耗、高效率、无毒、无污染的焊接设备将是今后汽车焊接线上的技术进步趋势。
振动摩擦塑料焊接技术是使工件在加压的状况下相互摩擦,能量沿熔接部位传导,并且在特别设计的部位使塑胶因摩擦生热而熔化,熔化时段过后在继续加压的状态下冷却固化,固化后的接口强度与本体塑胶强度相当。振动摩擦焊接适用于焊接面积较大,结构复杂的工件,而且对塑料类型没有特殊要求。
目前,塑料焊接技术已被成功地运用于汽车保险杠焊接、仪表板和仪表盘焊刹车杯、安全气囊、汽车工具箱汽车门板以及其他与发动机有关的零部件制造工业中。近年来,原先许多传统使用金属的零部件也开始用塑料代替进气歧管,仪表指针,散热器加固,油箱,过滤器等。
汽车工业中,焊接是汽车零部件与车身制造中的一个关键环节,起着承上启下的特殊作用;同时,汽车产品的车型众多、成形结构复杂、零部件生产专业化、标准化以及汽车制造在质量、效率和成本等方面的综合要求,都决定了汽车焊接加工是一个多学科、跨领域和技术集成性强的生产过程:
对焊接件的尺寸精度要求高:为了保证产品的装配精度和尺寸稳定性,要求尽可能减少薄板件在焊前的精度偏差和焊后的热应力与变形;
对焊缝接头的性能要求高:焊接接头不仅要满足静态和动态的力学性能指标,而且有苛刻的低周疲劳性能要求;
对批量焊接生产品质高且一致性好的要求;
对焊接生产过程高节拍、高效率的要求;
对“零缺陷”的质量控制与保证,提出了自动化焊接过程的监测与信息化管理的要求。
针对汽车产品“更轻、更安全、性能更好且成本更低”的发展目标,当前的汽车焊接技术正在传统的材料连接概念与方法的基础上迅速地延伸和拓展,并向先进的“精量化焊接制造”的方向发展,其中主要的焊接方法有电阻焊、气体保护焊、等离子焊、激光焊接技术(主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接)、塑料焊接技术等。由于我们专注于超声波焊接等塑料焊接技术的研究,所以本文仅就塑料焊接技术一项进行详细说明:
塑料焊接技术:
超声波塑焊是将高频率机械振动通过工件传到接口部分,使分子加速运动。分子摩擦转换成热量使接口处塑料熔化,从而使两个焊件以分子联接方式真正结合为一体。因为这种分子运动是在瞬间完成的,所以绝大部分的超声波塑焊可以0.25~0.5s内完成。超声波塑焊适用于焊接面积较小,结构规则和热塑性的塑料件,如车窗马达、内置音响、脚垫、门板、离合拔叉、备胎箱、保险杠、滤清器、前挡板等。
热板热熔焊接:
使用表面热传导方式使被焊接塑料工件表面熔化的热塑性焊接工艺设备。不受零件材料、尺寸限制,且焊接密封性好。适用于超声波难熔的塑料件和大尺寸异形工件焊接,如
超声波塑料焊接机的工作原理。
当超声波作用于热塑性的塑料接触面时,会产生每秒几万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料强度。超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅,所加压力及焊接时间等三个因素,焊接时间和焊头压力是可以调节的,振幅由换能器和变幅杆决定。这三个量相互用有个适宜值,能量超过适宜值时,塑料的熔解量就大,焊接物易变形;若能量小,则不易焊牢,所加的压力也不能达大。这个最佳压力是焊接部分的边长与边缘每1mm的最佳压力之积。
超声波塑料焊接机的型号和规格
超声波塑料焊接机由于使用场合及焊接材料不同,焊接尺寸大小不一样,其规格也是各式各样的。其输出功率从手工焊接机的几十瓦到大型机的几千瓦频率一般在15KHz到40KHz范围内。上海臻能超声波科技有限公司研制生产的15KHz、20KHz的超声波塑料焊接机是应用比较广泛的机型,输出功率分别为1000W-4000W之间,工作频率为15KHz、20KHz,且重量轻,质量好,是塑料行业首选的超声波塑料焊接机厂家之一。
超声波塑料焊接机正以其不可替代的优势,走进塑料行业的领域,发挥着巨大的作用,创造着巨大的效益的同时,也期待着超声波塑料焊接机能有更大的突破,为塑料行业发挥更大的贡献。
超声波工作原理: 由发生器产生20KHz(或15KHz)的高压、高频信号,通过换能系统把信号转换为高频机械振动,加于塑料制品工件上,通过工件表面及内在分子间的摩擦而使到接口的温度升高,当温度达到此工件材料的熔点时,使工作接口迅速溶化,继而填充于接口间的空隙,当振动停止,工件同时在一定的压力下冷却定型,便达到完美的焊接效果。超声波的几种方式:熔接:以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下,使两块塑胶的接合面产生磨擦热而瞬间熔融接合,焊接强度可与本体媲美,采用合适的工件和合理的接口设计,可达到水密及气密,并免除采用辅助品所带来的不便,实现高效清洁的熔接。铆焊:将超音波超高频率振动的焊头,压着塑胶品突出的梢头,使其瞬间发热融成为铆钉形状,使不同材质的材料机械铆合在一起。埋植:藉着焊头之传道及适当之压力,瞬间将金属零件(如螺母、螺杆等)挤入预留入塑胶孔内,固定在一定深度,完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度,可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。成型:本方法与铆焊法类似,将凹状的焊头压着于塑胶品外圈,焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定,且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形,及化妆品类之镜片固定等。
点焊:A、将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线,达到熔接目的。
B、对比较大型工件,不易设计焊线的工件进行分点焊接,而达到熔接效果,可同时点焊多点。
切割封口:运用超音波瞬间发振工作原理,对化纤织物进行切割,其优点切口光洁不开裂,不拉丝。
超声波塑料焊接机的组成及其作用
超声波塑料焊接机由气压传动系统、控制系统、超声波发生器、换能器及工具头和机械装置等组成。
气动传动系统
包括有:过滤器、减压阀、油雾器、换向器、节流阀、气缸等。
工作时首先由空压机驱动冲程气缸,以带动超声换能器振动系统上下移动,动力气压在中小功率的超声波焊接中气压根据焊接需要调定。
控制系统
控制系统由时间继电器或集成电路时间定时器组成。主要功能是:一是控制气压传动系统工作,使其焊接时在定时控制下打开气路阀门,气缸加压使焊头下降,以一定压力压住被焊物件,当焊接完后保压一段时间,然后控制系统将气路阀门换向,使焊头回升复位;二是控制超声波发生器工作时间,本系统使整个焊接过程实现自动化,操作时只启动按钮产生一个触发脉冲,便能自动地完在本次焊接全过程。整个控制系统的顺序是:电源启动——触发控制信号——控制气压传动系统,气缸加压焊头下降并压住焊触发超声发生器工作——发射超声并保持一定焊接时间——去除超声发射,继续保持一定压力时间——退压,焊头回升,焊接结束。
超声波清洗的优点
相比其它多种的清洗方式,超声波清洗机显示出了巨大的优越性。尤其在专业化、集团化的生产企业中,已逐渐用超声波清洗机取代了传统浸洗、刷洗、压力冲洗、振动清洗和蒸气清洗等工艺方法。超声波清洗机的高效率和高清洁度,得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波。所以很容易将带有复杂外形、内腔和细空的零部件清洗干净,对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程,在超声波作用下只需两三分钟即可完成,其速度比传统方法可提高几倍到几十倍,清洁度也能达到高标准,这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合,更突出地显示了用其它处理方法难以达到或不可取代的结果.归纳其优点如下:(1)清洗速度快,清洗效果好,清洁度高,工件清洁度一致,对工件表面无损伤:(2)不须人手接触清洗液,安全可靠对深孔、细缝和工件隐蔽处亦清洗干净。<3>节省溶剂、热能、工作场地和人工等。(4) 清洗精度高,可以强有力的清洗微小的污渍颗粒。
设备机构介绍:
热板移动机构由气缸、滑块导轨、热板等部件组成。气缸作为动力源,带动热板机构沿两条标准导轨前后作前后直线运动,其位置有两个,分别是前进位的热熔位和后退位的复位。热板部件:由热模、加热板组成。热模与加热板通过快速定位紧固机构,与热板移动机构连接。上、下热模材料为铝合金(或者黄铜、热模钢)。热板在运动时,平稳且运动间隙小。热板机构上带加热板及上、下热模以及加热板固定热模的快速联接机构,能够有效快速更换不同产品加热机构,优化了其使用范围、提高了生产效率。
上、下模板全部以同轴四根标准导杆为运动轨迹,有效保证了产品合模时的对位精度,为了保证焊接后成品的规格一致性,上、下升降板上有限位并附有有效缓冲机构,可以精确调整产品成品的热合后成器固化深度。
上、下工件的型腔模具(或者夹持机构)分别安装在上、下升降板上,安装采取滑槽卡位方式,压紧固定方式,换模方便快捷。
整机为外框封闭结构,外罩顶部装有强力排风结构,把焊接时产生的有毒气体迅速排出机器内部腔体,减少有毒气体对操作人员的伤害,机体后部、下部均为可活动门,方便维修。为保证安全生产,体现人性化的设计,在操作口处装有安全光栅,在自动焊接状态确保人体的任何部位在设备的危险区域内时,设备都立即停止,待危险解除后方可继续工作。
设备采用可编程控制器(PLC)、触摸屏控制全操作过程,既可自动操作, 也可手动操作,手动操作一般用于对模具的调试,可以单动作执行,而生产一般是自动进行。设备安装有紧急停车按钮,可以加装自动报警装置。参数可以设置界面加密码锁定,以防非授权人员修改并设定参数;设备上可以设置安装三色状态指示灯;加热装置采取智能SSR控制,精确稳定,温度调整及显示在操作面板上一目了然,加热温度可以根据焊接材料实时设定,热熔时间及固化时间亦可自行设定,手动/自动转换可以在触摸屏中实现。
通过上焊件把超声能量传送到焊区,由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大,因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差,一时还不能及时散发,聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续,有些许保压时间,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料本体强度。
藉由超音波振动将电子能转换为机械能,再靠焊头 ( HORN ) 将能量传达至塑料弓箭只接触面,使分子与分子间产生激烈摩擦生热原理,促使产品瞬间熔化并结合为一体,加工时速快、干净、美观、经济。
熔接范围:玩具业、文具业、家电业、电子业、食品业、通信业、交通业等。
超音波熔接实例:
日用品业:粉盒、化妆镜、发梳、锁圈、保温杯、密封式容器、调味瓶、水管接头、提把、
瓶盖、食品容器… 等。
玩具业:各式球类玩具、文具、水枪、塑料礼品、音乐玩具、及各式塑料玩具…等。
电器业:电子钟、蒸气熨斗、吸尘器、电话、计算机键盘、电风扇、电池…等。
汽车制造业:方向灯、照后镜、各类塑料成品…等。
超声波焊接机主要用于热塑性塑料的二次连接,相比其他传统工艺(如胶粘、电烫合或螺丝紧固等),具有生产效率高、焊接质量好、环保又节能等显著优点。超声波塑料焊接设备被广泛应用于医械、包装、汽配、渔具等行业,如一次性输液过滤器及血浆分离杯、自封袋、塑料酒瓶盖、洗碗机水轮、塑料玩具、车灯、塑料假鱼饵、充电器外壳和手机吊带的焊接、一次打火机外壳的焊接等等,制造车身塑料零件,汽车车门、汽车汽车仪表、车灯车镜、遮阳板、内饰件、滤清器,反光材料、反光道钉、保险杠、拉索、摩托车用塑料滤清器、散热器、制动液罐、油杯、水箱、油箱、风管、尾气净化器、托盘滤板;塑胶电子:预付费水表电表,通讯设备,无绳电话,手机配件,手机壳,电池壳,充电器、