超声波塑料焊接技术方面的要求

时间: 2024-11-03 04:23:07 |   作者: 产品中心

  ICS 65. 120 CCS B 25 T/CASME 中国中小商业企业协会团体标准 T/CASME XX X —2023 超声波塑料焊接技术要求 Technical requirements for ultrasonic plastic welding xxxx - xx - xx 发布 xxxx - xx - xx 实施 发布 中国中小商业企业协会 T/CASME XXX-2023 目次 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． II 1 范围．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． l 2 规范性弓I 用文件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． l 3 术语和定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 4 焊接条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 5 焊接方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 5. 1 熔接法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 5. 2 埋植（插）法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 5.3 柳接法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 5.4 点焊法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 5.5 成型法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 5.6 切除法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 6 焊接原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 7 焊接仪器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 7. 1 组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 7. 2 功能要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 7.3 性能要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 7.4 超声波发生器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 7.5 声学系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 8 需要注意的几点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 9 持续改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．错误！未定义书签。 I T/CASME XXX-2023 前 言 ___ - 本文件按照GB/T 1. 1 —2020 《标准化工作导则 第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由XXX提出。 本文件由中国中小商业企业协会归口。 本文件起草单位： XXX 。 本文件主要起草人： XXX 。 II T/CASME XXX-2023 超声波塑料焊接技术方面的要求 1 范围 本文件规定了超声波塑料焊接的术语和定义、焊接原理、焊接条件、焊接方法、焊接仪器、注意事 项及持续改进。 本文件适用千超声波朔料焊接技术。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用千本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用千本 文件。 GB 5226.1 机械安全机械电气设备第1 部分：通用技术条件 GB/T 2828.1 计数抽样检验程序第1 部分：按接收质量限 (AQL) 检索的逐批检验抽样计划 GB/T 12604.1 无损检测术语超声检测 JB 10046 机床电器噪声的限值及测定方法 3 术语和定义 GB/T 12604. 1 和JB 10046 中界定的以及下列术语和定义适用千本文件。 3. 1 超声波 ultrasonic 频率超过20千赫兹的声波称为超声波。 3.2 塑料超声波焊接 ultrasonic welding of plastics 利用超声波振动频率，接触摩擦产生热能而使两个塑胶件在焊接界面熔融而固定在一起。 3.3 热塑性材料 thermoplastic materials 热塑性塑料分子结构是线型结构，在受热时软化或熔化，可塑制成一定的形状，冷却后变硬，在受 热到一定程度重新软化，冷却后又变硬，这种过程能够反复进行多次，热塑性塑料成型过程比较简单， 具有相当高的机械强度。 注：目前适用于塑件超声焊接的热塑性材料主要有： PE、 PVC、 PS 、 ABS 、 PMMA、 POM、 PC等。 3.4 热固性材料 thermosetting materials 热固性朔料的分子结构是体型结构，在受热时也发生软化，可以注塑制成一定的形状，但受热到一 定的程度或加入少量固化剂后，就硬化定型，再加热也不会变软和改变形状了，因此不能回收再用。 注：热固性塑件的材料有：酚醒塑料、氨基塑料、环氧树脂等材料。 T/CASME XXX-2023 4 焊接原理 4. 1 超声波焊接是通过超声波发生器将 50/60 Hz 电流转换成 (l5 、 20 、 30 或 40) KHZ 电能。被转换 的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变 幅杆装置传递到焊头。 4. 2 超声波焊头应符合GB 5226. 1 规定的要求。 4. 3 焊头将接收到的振动能最传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换 成热能。 4.4 超声波金属焊接原理是利用超声频率（超过 16 KHZ) 的机械振动能量，连接同种金属或异种金 属的一种特殊方法。 4.5 金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下， 将线框振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及有限的温升，接头间的冶金结合是母材不发生熔化的 情况下实现的一种固态焊接。 4.6 焊接后，按照 GB/T 2828. 1-2012 的标准进行抽样。 4. 7 当超声波作用千热塑性的朔料接触面时，会产生每秒儿万次的高频振动，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，山千焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部 高温。 4.8 山千朔料导热性差，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。 4.9 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，焊接强度能接近千原材料强度。 4. 10 超声波塑料焊接的好坏取决千换能器焊头的振幅，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。 4. 11 这三个量相互作用有个适宜值，能晕超过适宜值时，塑料的熔解量就大，焊接物易变形；若能量 小，则不易焊牢，所加的压力也不能太大。 4. 12 最佳压力为焊接部分的边长与边缘每 1 mm 的最佳压力之积。 5 焊接条件 5. 1 焊接对象：焊接前，必须检查超声波焊接导线外观良好，无破裂等现象； 5. 2 焊接环境：现场的温湿度满足焊接设备所要求的温湿度； 5.3 焊接人员：拥有有效上岗证； 5.4 焊接文件：本文件、工艺文件、焊接设备说明书； 5.5 焊接防护：检测人员穿戴合格劳保用品。 6 焊接方法 6. 1 熔接法 超声波振动随焊头将超声波传导至焊件，山千两焊件处声阻大，因此产生局部高温，使焊件交界面 熔化。在一定压力下，使两焊件达到美观、快速、坚固的熔接效果。 6. 2 埋植（插）法 2 T/CASME XXX-2023 螺母或其它金属欲插入塑料工件。首先将超声波传至金属，经高速振动，使金属物直接埋入成型塑 胶内，同时将塑胶熔化，其固化后完成埋插。 6. 3 柳接法 欲将金属和朔料或两块性质不同的塑料接合起来，可利用超声波柳接法，使焊件不易脆化、美观、 坚固。 6.4 点焊法 利用小型焊头将两件大型塑料制品分点焊接，或整排齿状的焊头直接压千两件塑料工件上，从而达 到点焊的效果。 6.5 成型法 利用超声波将塑料工件瞬间熔化成型，当塑料凝固时可使金属或其它材质的塑料牢固。 6. 6 切除法 利用焊头及底座的特别设计方式，当塑料工件刚射出时，直接压千塑料的枝千上，通过超声波传导 达到切除的效果 7 焊接仪器 7. 1 组成 焊接仪器组成一般要求包括夹紧装置、震动装置、传感装置、焊接装置；焊接设备应该有保养合格 证书，且在有效期内。 7. 2 功能要求 焊接仪器应具备焊接、显示及保存的功能，夹紧装置工作可靠，工作过程中不允许导线和夹块之间 产生滑动。 7. 3 性能要求 焊接仪器应具备大千16 KHZ超声频率。 7.4 超声波发生器 7. 4. 1 功率较大的超声波塑料焊接机，发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路，使发生器输出的频 率基本上与换能器谐振频率一致。 7.4. 2 功率在500W 以上的超声波塑料焊接机所用发生器采用自激式功率振荡器，也具有一定的频率跟 踪能力。 7.5 声学系统 7. 5. 1 换能器 7. 5. 1. 1 超声波朔料焊接机用的声学系统包括三个部分： a) 驱动部分； b) 固定部分； 3 T/CASME XXX-2023 c) 工作部分。 7.5. 1. 2 在以上三个组成部分中，驱动是核心，一般采用螺栓夹紧的纵向振动换能器，其中半波长纵 向振子与四分之一的波长纵向振子，半波长纵向振与半波长聚能器相连接组成一个全波长塑料焊接换能 器，而四分之一波长纵向振子与四分之一波长聚能器相连，组成一个半波长换能器。 7.5.2 工具头 7.5.2. 1 对不同的焊接对象需要有不同工具头，不管是近场焊接还是传输焊接，只有半波长的工具头 才能使焊接端面达到最大的振幅。 7.5.2. 2 工具头，有带振幅放大的和不带振幅放大的两种，塑料焊接机用声学系统工具头，所用材料 通常为铝合金，其端面锁硬质合金，功率较大时也有用钦合金材料制成的，该材料疲劳强度比铝合金高 一倍多。 8 需要注意的几点 8. 1 各种热塑胶件应使用超声波熔接处理，不应加溶剂、粘接剂或其它辅助品。 8. 2 发生器产生 20 KHZ （或 15 KHZ) 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， 加千朔料制品工件上，通过工件表面及内在分子间的摩擦而使传导到接口的温度上升，当温度达到此工 件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充千接口间的空隙，当振动停止，工件同时在一定的压 力下冷却定形，便达成完美的焊接。 8.3 调节设备气压阀，气压应小千 70 Kpa 8.4 模具装配后测试模具的空载功率，空载功率要小千 20%。 8.5 超声时应使用保压膜。 8.6 熔接面设计应遵守以下要求： a) 两个熔接面的最初接触面积必须最小以降低初期与最后的完全熔化所需要的总能量； b) 应使焊接头与工件的接触时间降低至最少因而减低造成伤痕的机会，也因此减少溢胶； c) 应提供一种能使两个熔接面相互对位的方式：在搭配塑件的设计中可采用挺插针与插孔，阶梯 或沟槽的方式； d) 避免采用固定在焊头或底模内的方式，以确保准确与稳定的对位并避免造成伤痕； e) 整个熔接面必须均匀一致与焊头紧密接触，尽可能保持在同一平面； f) 应使能量均匀传导，有利千取得一致的与可控制的熔接效果，并且能减低溢胶产生的可能性。 9 持

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