超声波塑料焊接线设计要求

超声波塑料接面机构设计

超声波焊接时并不要求全体振动发热，而是希望能

选择得性的在焊接部位发热，超声波焊接时，超声波在

塑料中传达到设有导能角 〈 Energy Director 〉 的接合

面，在此处发热而焊接。超声波所发出的能量可以极快

速的传导振动，但达到上盖与下盖的熔合状况是不可能

的，因为面与面的摩擦虽然可以藉由急速摩擦振动产生

热能，却无法达到破坏端面材料分子结构进行熔合，主

因在于导能点的设计与焊接参数的设定；没有开设导能

点，来以点破坏面的材质分子结构，便无法焊接。因此

超声波塑料焊接的接面机构设计，影响焊接的难易、焊

接部外观、加工精度、焊接强度及水、气密性等、、。

超声波导能点和接面设计需考虑的因素

● 必需为一缩小的接触面，以利超声波能量之集中

传输，以达到不伤及表面且能快速焊接的效果。

● 固定部份之被熔物，需有足够的支撑面，以便另

一部份的自由振动来达到音波传导摩擦生热而熔

接的效果。

● 要预留足够的空间，让熔融的材料流滞以防熔料

外溢，而破坏产品美观。

 

● 需水密和气密的组件焊接，必需先考虑塑料材

质，并给予特殊的接面设计。

●焊头（ HORN ）与加工物之接触面（压着面）需有

适当的平面以免伤及表面。

●导能点上方应有适当的压着面，以利 HORN 直接压

着传输超声波。

●两焊接物之接面不得设计过于紧密，而需是一吻

合松弛的接面，否则是会影响焊接效果。

超声波塑料焊接

熔接前                            熔接后

 

超声波焊接塑料接面焊接形式

熔接前                                   熔接后

超声波导能点角度

超声波焊接接面设计种类

◆ 一般型◆阶梯型◆剪力型◆沟槽型◆混合型◆特殊型

一般型的接面设计

阶梯型

阶梯型A

阶梯型B

阶梯型C

阶梯型D

阶梯型壁厚 0.7MM 以下

阶梯型壁厚 0.8MM

阶梯型壁厚1.0MM

阶梯型壁厚1.5MM

远近场焊接-压着面的决定远近场焊接-塑料材质接面距阶梯型式接面设计解决不易焊接的塑料材质 ─剪力型接面设计

半结晶性塑料材质的分子结构在固态时呈弹簧 狀 ，其内部会吸

收一部分的高频机械振动能 量 ，这使超声波能 量 难以传导至焊接面，因此这 類 塑 料 的焊接通常需要高振幅。熔点范围狭小的结果是必须利用高功率的超声波( ( 高熔解热) ) 以破坏结晶结构，使材 料流 动。一旦熔化的材 料流 出加热区域后，只要温度些微下 降 即快速固化。因为这种特性, ,  以期达到满意的焊接效果，所需要采用特殊的导能点接面设计。

半结晶性塑料 聚乙烯 〈 PE 〉 、聚丙烯 〈 PP 〉 、聚氯乙烯 〈 PVC 〉

聚酰 胺 〈A PA  or Nylon 〉 、聚脂 〈 PET 〉 、、、。

非结晶性塑料 聚笨乙烯 〈 PS 〉 、 PS475 、 PS492 、聚碳酸酯 〈 PC 〉压克力 〈 PMMA 〉 、丙乙烯睛 ─ 笨乙烯 〈 AS or SAN 〉丙烯睛 ─ 丁二烯 ─ 笨乙烯 〈 ABS 〉、、、。

剪力型导能点设计的优点

◆焊接强度高

◆水气密效果佳

◆避免假焊接现象发生

◆适合大多数塑料材料

剪力型导能点设计的限制

◆要求高精准度的加工物

◆需要较强的支持

◆焊接接面多为正多边形或圆形

剪力型

剪力型A

剪力型B

剪力型C

剪力型接面设计焊接型式

剪力型接面設計焊接深度

剪力型式接面设计

沟槽型1.5MM

沟槽型2.0MM

沟槽型3.0MM

沟槽型式接面设计

接面避免溢出的机构设计A

接面避免溢出的机构设计B

接面避免溢出的机构设计C

接面避免溢出的机构设计D

接面避免溢出的机构设计E

接面避免溢出的机构设计F

接面避免溢出的机构设计─错误接面设计例

接面避免溢出的机构设计G

接面避免溢出的机构设计H

特殊型接面设计 ─ 齿型接面

特殊型接面设计 ─ 接面局部加肋

特殊型接面设计 ─ 接面放电加工

接面放电加工的优点

◆ 焊接强度提高

◆ 防止超声波线横向移动

导能线高度 放电咬花面深度

0.13 ～ 0.29mm 75 μm

0.3 ～ 0.44mm 115 μm

0.45mm 以上 150μm