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在超音波熔接作業(yè)中,產(chǎn)品表面產(chǎn)生傷痕、結(jié)合處斷裂或有裂痕是常見的。
因為在超音波作業(yè)中會產(chǎn)生兩種情形:1.高熱能直接接觸塑料產(chǎn)品表面2.振動傳導(dǎo)。所以超音波發(fā)振作用于塑料產(chǎn)品時,產(chǎn)品表面就容易發(fā)生燙傷,而1m/m以內(nèi)肉厚較薄之塑料柱或孔,也極易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象,這是超音波作業(yè)先決現(xiàn)象是無可避免的。
而在另一方面,有因超音波輸出能量的不足(分機(jī)臺與HORN上模),在振動摩擦能量轉(zhuǎn)換為熱能時需要用長時間來熔接,以累積熱能來彌補(bǔ)輸出功率的不足。此種熔接方式,不是在瞬間達(dá)到的振動摩擦熱能,而需靠熔接時間來累積熱能,期使塑料產(chǎn)品之熔點到達(dá)成為熔接效果,如此將造成熱能停留在產(chǎn)品表面過久,而所累積的溫度與壓力也將造成產(chǎn)品的燙傷、震斷或破裂。是以此時必須考慮功率輸出(段數(shù))、熔接時間、動態(tài)壓力等配合因素,來克服此種作業(yè)缺失。
解決方法:
1.降低壓力。
2.減少延遲時間(提早發(fā)振)
3.減少熔接時間
4.引用介質(zhì)覆蓋(如PE袋)
5.模治具表面處理(硬化或鍍鉻)
6.機(jī)臺段數(shù)降低或減少上模擴(kuò)大比
7.易震裂或斷之產(chǎn)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(qiáng)度)
8.易斷裂產(chǎn)品于直角處加R角
制品產(chǎn)生扭曲變形
發(fā)生這種變形我們規(guī)納其原因有三:
1.本體與欲熔接物或蓋因角度或弧度無法相互吻合
2.產(chǎn)品肉厚薄(2m/m以內(nèi))且長度超出60m/m以上
3.產(chǎn)品因射出成型壓力等條件導(dǎo)致變形扭曲
所以當(dāng)我們的產(chǎn)品經(jīng)超音波作業(yè)而發(fā)生變形時,從表面看來好像是超音波熔接的原因,然而這只是一種結(jié)果,塑料產(chǎn)品未熔接前的任何因素,熔接后就形成何種結(jié)果。如果沒有針對主因去探討,那將耗費很多時間在處理不對癥下藥的問題上,而且在超音波間接傳導(dǎo)熔接作業(yè)中(非直熔),6kg以下的壓力是無法改變塑料的軔性與慣性。所以不要嘗試用強(qiáng)大的壓力,去改變?nèi)劢忧暗淖冃?熔接機(jī)高壓力為6kg),包含用模治具的強(qiáng)迫擠壓;蛟S我們也會陷入一個盲點,那就是從表面探討變形原因,即未熔接前肉眼看不出,但是經(jīng)完成超音波熔接后,就很明顯的發(fā)現(xiàn)變形。其原因乃產(chǎn)品在熔接前,會因?qū)劬的存在,而較難發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品本身各種角度、弧度與余料的累積誤差,而在完成超音波熔接后,卻顯現(xiàn)成肉眼可看到的變形。
解決方法:
1.降低壓力(壓力在2kg以下)
2.減少超音波熔接時間(降低強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn))
3.增加硬化時間(至少0.8秒以上)
4.分析超音波上下模是否可局部調(diào)整(非必要時)
5.分析產(chǎn)品變形主因,予以改善。
制品內(nèi)部零件破壞
超音波熔接后發(fā)生產(chǎn)品破壞原因如下:
1.超音波熔接機(jī)功率輸出太強(qiáng)
2.超音波能量擴(kuò)大器能量輸出太強(qiáng)
3.底模治具受力點懸空,受超音波傳導(dǎo)振動而破壞
4.塑料制品高、細(xì)成底部直角,而未設(shè)緩沖疏導(dǎo)能量的R角
5.不正確的超音波加工條件
6.塑料產(chǎn)品之柱或較脆弱部位,開置于塑料模分模在線。
所以當(dāng)我們的產(chǎn)品經(jīng)超音波作業(yè)而發(fā)生變形時,從表面看來好像是超音波熔接的原因,然而這只是一種結(jié)果,塑料產(chǎn)品未熔接前的任何因素,熔接后就形成何種結(jié)果。如果沒有針對主因去探討,那將耗費很多時間在處理不對癥下藥的問題上,而且在超音波間接傳導(dǎo)熔接作業(yè)中(非直熔),6kg以下的壓力是無法改變塑料的軔性與慣性。所以不要嘗試用強(qiáng)大的壓力,去改變?nèi)劢忧暗淖冃?熔接機(jī)高壓力為6kg),包含用模治具的強(qiáng)迫擠壓;蛟S我們也會陷入一個盲點,那就是從表面探討變形原因,即未熔接前肉眼看不出,但是經(jīng)完成超音波熔接后,就很明顯的發(fā)現(xiàn)變形。其原因乃產(chǎn)品在熔接前,會因?qū)劬的存在,而較難發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品本身各種角度、弧度與余料的累積誤差,而在完成超音波熔接后,卻顯現(xiàn)成肉眼可看到的變形。
解決方法:
1.提早超音波發(fā)振時間(避免接觸發(fā)振)
2.降低壓力、減少超音波熔接時間(降低強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn))
3.減少機(jī)臺功率段數(shù)或小功率機(jī)臺
4.降低超音波模具擴(kuò)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)掏孔后重測頻率
8.上模掏孔后貼上富彈性材料
產(chǎn)品產(chǎn)生溢料或毛邊
超音波熔接后產(chǎn)品發(fā)生溢料或毛邊原因如下:
1.超音波功率太強(qiáng)
2.超音波熔接時間太長
3.空氣壓力(動態(tài))太大
4.上模下壓力(靜態(tài))太大
5.上模(HORN)能量擴(kuò)大比率太大
6.塑料制品導(dǎo)熔線太外側(cè)或太高或粗
上述六項為造成超音波熔接作業(yè)后產(chǎn)品發(fā)生溢料毛邊的原因,然而其中關(guān)鍵性的是在第六項超音波的導(dǎo)熔線開設(shè),一般在超音波熔接作業(yè)中,空氣壓力大約在2~4kg范圍,根據(jù)經(jīng)驗值佳的超音波導(dǎo)熔線,是在底部0.4~0.6m/m×高度0.3~0.4m/m如:此型?,尖角約呈60°,超出這個數(shù)值將導(dǎo)至超音波熔接時間、壓力、機(jī)臺或上模功率的升高,如此就形成上述1~6項造成溢料與毛邊的原因。
解決方法:
1.降低壓力、減少超音波熔接時間(降低強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn))
2.減少機(jī)臺功率段數(shù)或小功率機(jī)臺
3.降低超音波模具擴(kuò)大比
4.使用超音波機(jī)臺微調(diào)定位固定
5.修改超音波導(dǎo)熔線
6.產(chǎn)品熔接后尺寸無法控制于公差內(nèi)
在超音波熔接作業(yè)中,產(chǎn)品無法控制于公差范圍有其下述原因:
1.機(jī)臺穩(wěn)定性(能量轉(zhuǎn)換未增設(shè)安全系數(shù))
2.塑料產(chǎn)品變形量超出超音波自然熔合范圍
3.治具定位或承受力不穩(wěn)定
4.超音波上模能量擴(kuò)大輸出不配合
5.熔接加工條件未增設(shè)安全系數(shù)
解決方法:
1.增加熔接安全系數(shù)(依序由熔接時間、壓力、功率)
2.啟用微調(diào)固定螺絲(應(yīng)可控制到0.02m/m)
3.檢查超音波上模輸出能量是否足夠(不足時增加段數(shù))
4.檢查治具定位與產(chǎn)品承受力是否穩(wěn)合
5.修改超音波導(dǎo)熔線。
超聲波塑料焊接水、氣密導(dǎo)熔線(焊線)設(shè)計
我們欲求產(chǎn)品達(dá)到水、氣密的功能時,定位與超聲波導(dǎo)熔線是成敗的重要關(guān)鍵,所以在產(chǎn)品設(shè)計時的考慮,如:定位、材質(zhì)、肉厚,與超聲波導(dǎo)熔線的對應(yīng)比例有的關(guān)系。在一般水、氣密的要求,導(dǎo)熔線高度應(yīng)在0.5~0.8m/m之范圍(視產(chǎn)品肉厚而定),如低于0.5m/m以下,要達(dá)到水氣密的功能,除非定位設(shè)定要非常標(biāo)準(zhǔn),而且肉厚有5m/m以上,否則效果不佳。一般要求水氣密的產(chǎn)品其定位與超音波導(dǎo)熔線的方式如下:
斜切式:適合水密性及大型產(chǎn)品之熔接,接觸面角度=45°,x=w/2,d=0.3~0.8mm為佳。
階梯尖式:適合水密性及防止外凸或龜裂之方法,接觸面的角度=45°,x=w/2,d=0.3~0.8mm為佳。
峰谷尖式:適合水密性且高強(qiáng)度熔接,d=0.3~0.6mm內(nèi)側(cè)接觸面之高度h依形狀大小而有變化,但h約在1~2mm左右。
以上三種為水氣密超聲波導(dǎo)熔線設(shè)計法。
產(chǎn)品實施超聲波作業(yè)無法達(dá)到水、氣密,除了超聲波導(dǎo)熔線、治具定位、產(chǎn)品本身定位等因素外,超聲波設(shè)定的條件也是一項主因。我們在此更深入探討引響水氣密的另一原因(熔接條件),在我們實施超音波熔接作業(yè)時,求效率求快是基本目標(biāo),但往往也忽略了其求效率的要領(lǐng),正常有兩種現(xiàn)象出現(xiàn):
一、下降速度、緩沖太快:此一形成的速度,使動態(tài)壓力加上重力加速度將把超聲波導(dǎo)熔線壓扁,使導(dǎo)熔線無法發(fā)揮導(dǎo)熔的作用,形成假相熔接。
二、熔接時間過長:塑料產(chǎn)品因接收過長時間的熱能,不僅使塑料材質(zhì)熔化,更進(jìn)而造成塑料組織焦化現(xiàn)象,產(chǎn)生砂孔,水或氣即由此砂孔滲透而出。這是一般生產(chǎn)技術(shù)者不易發(fā)現(xiàn)之處。