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      稷械超聲波科技(上海)有限公司主營(yíng):超聲波焊接機(jī)、超聲波熔接機(jī)、超聲波塑料焊接機(jī),可定制各種頻率的超聲波模具!

      超聲焊接中如何減少飛邊產(chǎn)生 稷械超聲波

      作者:稷械超聲波 發(fā)布時(shí)間:25-05-09 點(diǎn)擊:228

      在超聲波焊接過(guò)程中,飛邊(Flash/ Burrs)的產(chǎn)生主要由熔融材料溢出導(dǎo)致,嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀和密封性。以下是結(jié)合材料特性、工藝參數(shù)和模具設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性解決方案:


       一、飛邊形成的根本原因

      1. 能量過(guò)剩:焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或振幅過(guò)高,導(dǎo)致材料過(guò)度熔融。

      2. 壓力過(guò)大:超過(guò)材料流動(dòng)極限,迫使熔體溢出結(jié)合面。

      3. 材料流動(dòng)性過(guò)高:如未干燥的PA、PP等材料黏度下降,易流動(dòng)。

      4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷:缺少溢料槽或?qū)芙睿‥nergy Director)尺寸不合理。

      智能型型超聲波焊接機(jī)-2.jpg

       二、關(guān)鍵控制措施與參數(shù)優(yōu)化


       1. 工藝參數(shù)精準(zhǔn)調(diào)控

      | 參數(shù)          | 優(yōu)化方向                  | 典型調(diào)整范圍               | 效果案例                     |

      |||||

      | 焊接時(shí)間   | 縮短10%30%              | 0.3s → 0.25s(降16%)     | 某PET外殼飛邊率從12%降至3%   |

      | 焊接壓力   | 降低至材料屈服極限以下    | 0.5MPa → 0.35MPa(降30%) | 汽車(chē)燈罩PA+GF30飛邊消失      |

      | 振幅       | 降低振幅5%15%           | 60μm → 55μm(降8%)       | 醫(yī)療導(dǎo)管PC件飛邊厚度減少70%  |

      | 觸發(fā)力     | 提高確保初始接觸穩(wěn)定      | 80N → 120N(升50%)       | 電子連接器飛邊率下降40%      |


      實(shí)驗(yàn)方法:  

      采用田口法(Taguchi)進(jìn)行L9正交實(shí)驗(yàn),以飛邊高度(Y)為響應(yīng)變量,優(yōu)化參數(shù)組合。


       2. 導(dǎo)能筋(Energy Director)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

       形狀優(yōu)化:  

        優(yōu)先選擇尖峰三角形(高度0.10.3mm,底角60°),而非半圓形,集中熔融區(qū)域。

        ```plaintext

        優(yōu)化案例:

        某ABS齒輪焊接將導(dǎo)能筋從半圓(R0.2mm)改為三角形(H0.15mm),飛邊量減少90%。

        ```

       位置調(diào)整:  

        將導(dǎo)能筋從焊接面中心偏移至內(nèi)側(cè)0.5mm,利用模具壓合抑制溢料。


       3. 模具與溢料槽設(shè)計(jì)

       溢料槽(Flash Groove):  

        在結(jié)合面外側(cè)開(kāi)設(shè)深度0.050.1mm、寬度0.30.5mm的環(huán)形槽,用于容納溢料。

       分型面配合精度:  

        模具閉合間隙≤0.02mm(高于IT7級(jí)),采用CNC鏡面加工(Ra≤0.8μm)。

       案例:  

        鋰電池鋁塑膜封裝模具增加溢料槽后,飛邊寬度從0.5mm降至0.05mm。


       4. 材料預(yù)處理

       干燥處理:  

        對(duì)PA、PBT等吸濕性材料,80120℃烘烤24小時(shí),使含水率<0.02%。

       添加劑控制:  

        減少潤(rùn)滑劑(如硅油)含量(從1.5%降至0.8%),提高熔體黏度。


       5. 設(shè)備與過(guò)程控制

       能量監(jiān)控:  

        設(shè)定能量上限(如300J),超過(guò)閾值自動(dòng)終止焊接,防止過(guò)熔。

       分段焊接:  

        采用“高振幅短時(shí)間(0.1s)+低振幅長(zhǎng)時(shí)間(0.3s)”兩段式焊接,平衡熔融與保壓。

       實(shí)時(shí)調(diào)頻:  

        通過(guò)自動(dòng)頻率追蹤(AFC)補(bǔ)償焊頭溫度漂移,保持能量穩(wěn)定。


       三、行業(yè)應(yīng)用案例


       案例1:汽車(chē)濾清器PP殼體焊接

       原問(wèn)題:飛邊長(zhǎng)度1.2mm,導(dǎo)致密封失效。

       解決方案:  

        ① 導(dǎo)能筋改為雙峰結(jié)構(gòu)(高度0.2mm)  

        ② 壓力從0.6MPa降至0.4MPa  

        ③ 增加溢料槽(0.08mm深×0.4mm寬)  

       結(jié)果:飛邊消失,爆破壓力從35kPa提升至50kPa。


       案例2:醫(yī)用透析器PSU組件焊接

       原問(wèn)題:飛邊堵塞微孔濾膜(孔徑0.1μm)。

       解決方案:  

        ① 焊接時(shí)間從0.5s縮短至0.35s  

        ② 模具間隙從0.03mm壓縮至0.01mm  

        ③ 材料預(yù)干燥(120℃×4h)  

       結(jié)果:飛邊高度從15μm降至2μm,良率從78%升至99%。


       四、飛邊問(wèn)題診斷流程


          A[發(fā)現(xiàn)飛邊] > B{檢查材料狀態(tài)}

          B >|含水率高| C[烘料處理]

          B >|含助劑過(guò)量| D[調(diào)整配方]

          A > E{分析工藝參數(shù)}

          E >|時(shí)間/壓力/振幅過(guò)高| F[DOE參數(shù)優(yōu)化]

          A > G{評(píng)估模具設(shè)計(jì)}

          G >|無(wú)溢料槽| H[增加0.1mm深溢料槽]

          G >|導(dǎo)能筋不合理| I[改為尖峰三角形]


       五、進(jìn)階技術(shù)

       激光微結(jié)構(gòu)焊頭:  

        在焊頭表面激光雕刻微溝槽(寬20μm,深10μm),定向引導(dǎo)熔體流動(dòng)。

       超高頻焊接(100kHz+):  

        減少振幅至10μm級(jí),降低材料剪切力,適用于薄壁精密件(如光學(xué)透鏡)。


      通過(guò)綜合調(diào)控能量輸入、材料狀態(tài)和模具約束,可有效抑制飛邊。建議優(yōu)先通過(guò)參數(shù)優(yōu)化(縮短時(shí)間+降低壓力)實(shí)現(xiàn)80%改善,剩余問(wèn)題通過(guò)模具結(jié)構(gòu)調(diào)整解決。


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