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                  超聲波焊接時出現的問題及解決方案
                  作者: 發布于:2020/3/31 10:32:21 點擊量:

                    超聲波模治具架設不準確、受力不平均解析:在一般認為超聲波作業時,產品與模具表面只要接觸準確就可以得到應該的熔接效果,其實這只是表面的看法,超聲波既然是摩擦振,就會產生音波傳導的現象,我們如果單只觀察硬件(模治具)的穩合程度,而忽略了整合型態的超聲波作業方式,必定會產生舍本逐末或誤判的后果,所以在此必須先強調超聲波熔接的作業方式是傳導音波,使成振動摩擦轉為熱能而熔接。這時候超聲波模治具的穩合程度、產品截面的高低、肉厚、深淺、材質的組織,必定無法是百分之百承受相同的壓力。
                    
                    另一方面上模(Horn)輸出的能量,每一點都有其誤差值,并非整個面發出的能量都相同。就這整體而言,勢必產生產品熔接線熔接程度的差異。所以也就必須作修正,如何修正,那就是靠超聲波熔接機本身的水平螺絲,或是貼較薄的膠帶或鋁箔來克服了。超聲波熔接條件配合不當解析:超聲波作業的條件是指機臺的輸出功率(段數)、壓力(動態壓力與靜態壓力)熔接時間、硬化時間、延遲時間等諸元的設定。我們依超聲波導熔線為例來說明。在我們實施超聲波熔接時,如果壓力太大,氣缸下降緩沖太快,易把超聲波導熔線壓平,雖然看似產品已經密合,但因導熔線,已經受擠壓而下陷,失去了導熔效果,形成塑料面與面的強迫熔接,而非三角形點的導引熔接,所以產生假象的熔接。
                    
                    塑料產品材質配合不當。解析:每一種塑料材質的熔點,各有不同,例如ABS塑料材質的熔點約115℃,耐隆約175℃、PC之145℃以上、PE約85℃為例:ABS與PE二種材質的熔點差距太大,超聲波熔接勢必困難。而ABS與PC二種材質,亦有差距,但已非前項差距如此之大,是以尚可熔接,但在超聲波功率相同,能量擴大相同的情況下,相異的塑料材質,絕無法比相同材質的熔接效果好。
                    
                    超聲波機臺輸出能量不足。解析:客戶在購買超聲波熔接機時,通常較難預料未來產品發展的規格,所以會遇到較大產品對象超出超聲波標準熔接的情形。此時在不增加成本的預算下,只得以現有設備來作業生產。碰到此種用小機臺作大對象的情形,通常采取的方式有分好幾次熔接、增加超聲波輸出功率(增加段)或增加熔接時間、壓力等。然而這也產生了質量不穩定的現象,因為電壓與氣壓直接影響到超聲波輸出功率的穩定性。也就是說上班或尖峰時間,使用超聲波作業的產品質量,與大家都下班后的質量穩定是不相同的。然而大家都下了班再使用超聲波,那就不是工作效率了。所以這時采取的對策就是氣壓源采取獨立方式;要求在0.02m/m以下之產品在超聲波機臺加裝穩壓設備;調整出力段數、增加功率,但一般狀況超聲波作業時功率輸出最好能掌握在2~4段之間,如一定要在5~6段作業,則生產作業時間必須盡量縮短,以避免零件、振動子的損耗。增加能量擴大器(Horn上模)的擴大。但擴大程度如果超出4:1,將對Horn本身、音波、電流有極大的影響
                    
                    焊接產品質量不穩定解析:質量無法穩定最主要因素是輸出功率不能穩定,以導致無法形成穩定的摩擦熱能。而如何讓功率輸出穩定?此乃決定于<1>機臺輸出功率;〈2〉HORN擴大比;〈3〉氣壓源;〈4〉電壓源等四項。1、機臺輸出功率+HORN擴大比率=實際可用功率。由此可知在一定產品實施超聲波熔接時,于規劃與設計的觀點而言,機臺輸出功率愈強,相對HORN的擴大比所設計的也愈小。反之機臺輸出功率愈小,HORN設計的擴大比也愈大。例如:2200W的超聲波熔接機,HORN的擴大比是2.5倍。換成3200W超聲波熔接機時,HORN的擴大比可能只要1.5倍即可。然而并非強調超聲波熔接機輸出的功率要大,而是要對一項塑料產品實施超聲波熔接時,給予最適合的環境作業,其間尚需考慮成本的預算,產品的功能需求,熔接標準等考慮再來規劃出完整的工作設備與超聲波使用技巧。2、在了解上述各種影響超聲波熔接質量的關鍵性原因后,工程師在設計時,首當熟悉并評估1.產品質量要求功能標準;2.現有超聲波設備;3.決定產品設計的形態、技巧如超聲波導熔線、產品定位、材質)。因為既然可用設備資源已經固定,那就必須用產品設計的技巧來配合現有可用的設備才是正確的。4、在我們確定人為因素(1~2項)都無問題時,會發生質量不穩定現象,那肯定一個事實:即氣壓與電壓產生的影響。在我們多年來處理質量不能穩定現象時,也同時發現,在工作時間內無法達到的質量標準,卻在大家都下班,停止電壓、氣壓多數同時使用時,意外的達到質量要求標準。因此也發現多人或多單位使用共同的氣壓與電壓源時,由于空氣壓縮機通常我們會設定空氣儲存筒里面的氣壓低于2~4kg的情況時再自動打氣充填這是一項形成的誤差原因。而氣壓源經過管路到達熔接機時,由于熔接速度快,第一次超聲波熔接的氣壓與第二次或第三次存留于管路的氣壓亦形成誤差,如此將形成周期性或非周期性的質量異動。而電壓也由于電力公司輸出同時供數百萬人都有機會同時使用,此時產生的電壓降也不是我們所能控制,如此氣壓與電壓的變量,確確實實的造成能量輸出的變化,而影響精密質量的重要因素。當然必須列為診斷項目。
                    
                    對策:欲需求較高之質量,如產品對需求0.02m/m以下,或熔接線熔合狀況需在90%以上,設計工程師依其規劃順序,則必須1.熟悉超聲波熔接設備;2.決定產品功能;3.熟悉超聲波與塑料熔接對應關系;4.盡可能增添穩壓設備。
                    
                    超聲波熔接后,移位了怎么辦?《解決方法》1.降低熔接壓力。2.底模加高,使其超過熔接線2m/m以上。3.使用超聲波傳導熔接。4.上模(HRON)壓到產品才發振。5.修改塑料產品,增強定位。
                    
                    超聲波熔接后,產生傷痕(斷、震裂、燙傷)怎么辦?《解決方法》1.降低壓力。2.減少延遲時間(提早發振))。3.減少熔接時間。4.引用介質覆蓋(如PE袋)。5.模治具表面處理(硬化或鍍鉻)。6.機臺段數降低或減少上模擴大比。7.易震裂或斷之產品,治具宜制成緩沖,如軟性樹脂或覆蓋軟木塞等(此項指不影響熔接強度)。8.易斷裂產品于直角處加R角。
                    
                    超聲波熔接后,發現變形扭曲怎么辦?《解決方法》1.降低壓力(壓力最好在2kg以下)。2.減少超聲波熔接時間(降低強度標準)。3.增加硬化時間(至少0.8秒以上)。4.分析超聲波上下模是否可局部調整(非必要時)。5.分析產品變形主因,予以改善。
                    
                    超聲波熔接后,內部零件破壞怎么辦?《解決方法》1.提早超聲波發振時間(避免接觸發振)。2.降低壓力、減少超聲波熔接時間(降低強度標準)。3.減少機臺功率段數或小功率機臺。4.降低超聲波模具擴大比。5.底模受力處墊緩沖橡膠。6.底模與制品避免懸空或間隙。7.HORN(上模)逃孔后重測頻率。8.上模逃孔后貼上富彈性材料(如硅利康)。
                    
                    超聲波熔接后,產品發現毛邊或溢料怎么辦?《解決方法》1.降低壓力、減少超聲波熔接時間(降低強度標準)。2.減少機臺功率段數或小功率機臺。3.降低超聲波模具擴大比。4.使用超聲波機臺微調定位固定。5.修改超聲波導熔線。超聲波熔接后,發現產品尺寸不穩定怎么辦?《對策》1.增加熔接安全系數(依序由熔接時間、壓力、功率)。2.啟用微調固定螺絲(應可控制到0.02m/m)。3.檢查超聲波上模輸出能量是否足夠(不足時增加段數)。4.檢查治具定位與產品承受力是否穩合。5.修改超聲波導熔線。
                    
                    超聲波熔接后時,總是單邊燙傷怎么辦?《解析》超聲波振動熔接,并非單純直線縱向振動(撓曲與橫向振動不在此討論),而是形成交叉式縱向下降振動,而上模超聲波輸出端能量亦是有一定的強弱分布點,氣壓、電壓、機臺雖決定功率輸出能量的穩定性,但能量分布點亦呈現比例性增減,如果發現超聲波熔接時制品總是單點燙傷,即表示上模該點輸出能量與產品該點形成應力對應,此時若改變超聲波振動面的接觸點,將可改善熱能集束產生的燙傷?!督鉀Q方法》1.本方法僅適用平面上模。2.模具表面處理(鍍鉻或硬化陽極)-仍無效。3.覆蓋塑料袋-仍無效。4.上模旋轉180度。

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