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            常見的超聲波焊接問題列表?

            作者:管理員   時間:2020-07-29 16:44  來源:未知   瀏覽:

            解決常見的超聲波焊接問題確實是個老生常談的話題。有些朋友打電話過來咨詢有關超聲波焊接問題,所以把經常遇到的問題匯總一下,與大家分享,歡迎大家參與討論。


            常見的超聲波焊接問題出現在四個方面:
              

            1.設備問題:超聲波焊接設備或各種被焊接元件不適合使用某種頻率的焊接設備。

            2.參數問題:使用的焊接過程參數不適用正在焊接的零件。

            3.材料問題:零件中使用的材料的類型、組成或物理/機械特性發生了變化。

            4.設計問題:零件幾何形狀的某些細節不適合重復或成功地焊接。

                 
                  下面就從這四個方面進行分析:先從第1點設備問題說起。一個潛在因素是設備故障。設備故障很少在沒有警告的情況下發生。一個明顯的案例是焊接機工作時產生的噪音的變化。有經驗的操作人員和維修人員經常能適應這種細微的諧波波動,并應及時向主管匯報這些變化。在生產受到不利的影響之前,盡早注意焊接聲音的變化,很可能有助于識別和解決設備問題。

            另一個潛在的因素是各種被焊接元件不適合某種頻率的焊接設備。例如:有些電子組件是不適合20kHz的焊接設備。常見的補救方法是:嘗試使用更高頻率的焊接設備,可能是30或40kHz的焊接設備,高頻設備產生較低的振幅輸出,但通過在較高的頻率共振來補償。因此,高頻焊接機被認為是“更溫和”的超聲波能量應用于小尺寸零件,比如微小電子組件,特別是帶有易碎的定時器/振蕩器和其它位于印刷電路板上的電子元器件,這類電子組件已經從這種方法中受益。

            類似地,由于其中一個配合零件的過度運動而遭受“隔膜”或“油膜”問題,也將經常受益于對高頻焊接設備的更改。

            關于第2點參數問題,結合我多年的實踐經驗,我也表達下我個人的觀點,僅供參考。

            過程參數的仔細控制和文檔化是一個不能忽視的領域。醫療產品和汽車零部件制造商明白這一點,并遵循嚴格的程序,這些程序通常是由FDA等監管機構強制執行的,因此在這兩個行業中采用超聲波焊接工藝時,焊接應用的成功率是很高的。

            不幸的是,其他產品的制造商,如玩具或一次性產品,經常在不那么嚴格的要求下操作,并且執行非常弱的過程控制。在這種情況下,操作人員通常會根據零件或生產條件的變化不斷調整設置。雖然這種方法可能會產生令人滿意的生產結果,但是,當過程參數頻繁變化時,發生的任何問題都可能更難診斷,特別是遠程診斷。例如,新的焊接參數變化是由設備問題引起的,還是由零部件組成或質量的變化引起的?

            通常,當這樣的焊接應用需要幫助時,超聲焊接應用工程師在提出有關零件的幾個基本問題(材料、接頭設計、測試要求和當前的機器設置)后,可以指導客戶找到合適的解決方案。如果可以使用生產部件直接在機器上完成故障排除,這種方法尤其有用。

            關于第3點材料問題,我個人的觀點如下:

            與材料相關的問題也是生產中經常出現的不或問題的根源。如下面的例子所示,即使是微小的材料變化也會對焊接或生產質量產生顯著影響:

            3.1 聚合物的變化。隨著聚合物市場價格的波動,出于經濟上的原因,制造商通常希望在類似的聚合物之間進行轉換。然而,明智的做法是在做出任何材料改變之前咨詢超聲波焊接應用,多聽從應用的建議,避免以后出現不必要的麻煩。

            常見的材料問題例子就是:從一個容易焊接的非晶型材料(如ABS)變化到一個難以焊接的半晶型材料(如PP)。 同樣能成功焊接,ABS比PP需要更低的輸出振幅。因為在20kHz下,ABS只需要30-70微米的振幅,而PP則需要90-120微米的振幅。

            如果這一變化導致焊接后的零件沒有以前的強度,或者需要更長的時間進行焊接,或者焊接對敏感的裝配表面/部件造成損壞,那么問題可能是因為缺少合適的振幅輸出。需要重新檢查三聯組件,特別是對焊頭和調幅器的檢查是必要的,以確定是否需要改善其中任何一個組件?如果有必要,就要改善相應的組件,使超聲焊接應用恢復到振幅所需要的“正?!狈秶?。

            3.2 高比例的再生料。再生的熱塑性塑料,雖然可以多次熔化和改造,但是在隨后的每次熔化中,其物理性能都會有所下降。過多的再生料的累積效應會導致零件不能滿足規格要求。出于這個原因,我們建議在那些需要超聲波焊接的零件中,再生料的比例不要超過10%。在要求符合嚴格的測試和驗收標準的特定應用中,生產商應該強烈考慮對塑料供應商的定期分析,以不斷地驗證進入成品零件的質量。盡可能保證在注塑過程中不要適用再生料。

            3.3 高比例的填充物。通常填充物對于保證零件的強度和耐久性是必不可少的。然而,不同類型和不同比例的填充物會影響塑料加入過程的成功。我們建議填充物含量控制在30%以內。含有較高比例填料的連接零件,特別是長纖維填充物,有時候會導致填料在焊縫處堆積,從而降低焊接強度。

            3.4 磨料填料。一些增加了強度或韌性的磨料填料,包括碳酸鈣、二氧化硅和滑石粉,也會對焊頭的接觸面產生磨蝕作用。磨料零件長時間暴露在焊頭接觸表面上可能導致其磨損,從而導致零件表面的損傷和傳遞到零件連接結合面的能量不足。對于焊頭,建議更換具有耐磨表面的鈦焊頭(例如氮化鈦)。對于底座,建議使用鋼或硬化不銹鋼材料。

            關于第4點零件設計問題,個人觀點如下:

            如果你要焊接的零件沒有經過正確的設計,那么其它的一切因素:設備、材料和工藝都沒有多大意義。但是,與其在這里試圖去回顧一個好的零件設計應該的所有細節,不如讓我們關注一些不當零件設計的根本原因:

            4.1 缺乏明確定義的項目或應用目標。當焊接測試和驗收有一個“移動的目標”時,許多項目都會遇到困難。例如,焊接應用是否需要跌落測試?壓力測試?如果是,那么測試值應該定義多少?因為這些值對于有效地接頭連接是至關重要的。一般來說,如果設計要想順利進行,接受標準是需要早期考慮和決策。

            4.2 缺乏對特定焊接應用的佳接頭類型的理解。次優的接頭設計經常發生在這樣的情況下:當一位對塑料接頭設計只有少許了解的設計師推動一個項目向前時,卻發現做出了錯誤的設計,而且零件接頭和焊接特性沒有得到正確的考慮。

            通常的情況是這樣的,前期進行了大量的投資(模具完成、部分生產和初始焊接試驗)之后,才發現焊接接頭設計不合理。同樣,關鍵零部件和焊接相關的考慮(焊接亮印控制和密封類型,產品結構,或兩者兼有)應該在項目的早期確定。在項目的初始階段,與超聲波焊接工程師合作可以幫助識別關鍵零部件的標準,更好地培訓設計工程師,并幫助小化或至少闡明可能遇到的風險。

            4.3 模具磨損,通常是由磨料聚合物或填料引起的,隨著時間的推移,可能導致與早期確認的零件在本質上和尺寸上不同的零件出現磨損。因此,主要的連接功能,如能量導向型或剪切干涉型接頭都不在規格內。零件的外輪廓可能不再適合焊頭型腔面。焊接結果可能變得越來越不。解決這個問題的方法包括重新加工現有的模具或制作一套新的模具以適應零件現在的輪廓面。

            以上是從這四個方面給出的一些分析與理解,供大家參考,如果對這個話題感興趣,可以聯系交流下。

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