超聲波塑料焊接機(jī)的焊口設(shè)計(jì)

合理的焊口結(jié)構(gòu)是保證最佳焊接效果的關(guān)鍵條件之一，各種焊口設(shè)計(jì)又取決于多種因素，如材料類型、零件形狀和焊接要求（即強(qiáng)度、密封、外觀等）。

圖一表示典型的導(dǎo)能焊線設(shè)計(jì)。對(duì)于某些需要高能量的樹(shù)脂（即晶型、低剛度或高熔點(diǎn)的非晶型），其導(dǎo)能焊線尺寸應(yīng)同比加大1.5~2倍。當(dāng)焊件沒(méi)有密封要求時(shí)，則可以將焊線設(shè)計(jì)成斷續(xù)的，以減少能量損耗。

圖一

圖二表示外側(cè)遮蔽的焊口設(shè)計(jì)（必要時(shí)也可設(shè)計(jì)成雙向遮蔽），這樣可避免向外溢料，以保證外觀質(zhì)量。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證a≥b。

圖二

圖三表示需要嚴(yán)密封接時(shí)所用的剪切焊接法。特別適合于晶型樹(shù)脂（PP、PE、Nilon、POM等），對(duì)于超過(guò)焊件本體強(qiáng)度的連接要求，建議熔深為壁厚的1.25倍。剪切量與焊件尺寸成正比，一般取值0.2~0.5mm。剪切焊接的夾具必須限制下工件向外撓曲變形，而超聲波聲頭與上工件作用面應(yīng)盡可能靠近焊口（象是一個(gè)蓋子），以防上工件向內(nèi)撓曲。對(duì)于中間壁剪切焊，則可采用圖四所示的榫槽結(jié)構(gòu)，以避免撓曲變形。

圖三

由于超聲波能量傳遞中的高壓強(qiáng)和劇烈振動(dòng)，所以在焊口設(shè)計(jì)中還應(yīng)避免以下結(jié)構(gòu)隱患：

1、超聲波聲頭和（或）超聲波工裝與焊件接觸面太小，容易在焊件表面產(chǎn)生壓痕和熔斑。建議該接觸面積應(yīng)大于焊接面積的三倍，且盡可能正對(duì)焊接處（圖二）。

2、蓋狀上工件太薄，容易在共振下開(kāi)裂，或“擊穿”，建議加筋處理（圖二）。

3、細(xì)小附件與主體連接處強(qiáng)度太弱，容易振斷，建議在根部加一圓R（圖三）。

4、結(jié)構(gòu)承力不好，致使能量不能有效地傳遞到結(jié)合面上。如無(wú)法避免這種設(shè)計(jì)，則應(yīng)將超聲波聲頭及超聲波工裝的著力面改在承力良好的位置（圖四）。

圖四

此外，工裝夾具也在很大程度上影響焊接效果，被焊工件的材料、形狀、壁厚及不對(duì)稱性等因素均可能影響能量向界面的傳遞。這都需要精心設(shè)計(jì)工裝夾具，以保證焊接界面的均勻承力。

對(duì)于某些焊件，結(jié)合面可能過(guò)于嚴(yán)合而不能產(chǎn)生相對(duì)位移，這時(shí)可適當(dāng)降低超聲波工裝的剛性，以保證在結(jié)合面產(chǎn)生異相狀態(tài)。