瞭解超音波熔接機的操作與參數

ultrasonic_machine03超音波熔接的用途極廣,在電子組裝業界也有很多用途,舉凡筆記型電腦的電池組外殼密封熔接,傳統桌上電話的聽筒塑膠機殼熔接,小型印表機的撕紙刀片焊接於塑膠件上…等,另外焊接埋植螺絲於塑膠件上算是最常見到的應用,也可能是問題最多的應用。

基本上超音波焊接/熔接屬於一種不可逆的工法,也就是完成後就不能再恢復,換句話說「沒有重工的機會」,所以採用這種工法加工的時候就要特別注意其品質的管控,也要事先瞭解如何正確的操作超音波焊接機,否則做壞了就只有報廢一途。







所謂「工欲善其事,必先利其器」,這裡我們就來瞭解一下如何正確的操作超音波機器,並瞭解的其參數的意義與設定和注意事項。

超音波熔接/焊接正確操作

超音波在熔接時,都是藉著horn(喇叭焊頭)直接接觸於欲熔接的物件,然後將超音波傳導到物件並轉換成熱能融化物件,這時候一定要給予一定的壓力,受壓力最大的地方就會因為熱能而開始融化,所以一般的塑膠件上都會設計一些三角形的小肋條或錐形的小凸點來承受超音波的能量,因為相同的壓力加諸在越小的面積上,其所承受的能量就越大,也就越容易融化以達到熔接的目的。

當兩工件互相熔接之後,一定要先關掉超音波的能量,讓喇叭焊頭不動停留一段時間,直到融化的塑膠冷卻重新固化為止才能把焊頭移開,這就是固化時間(holding time);要是塑膠還沒固化就移開horn,就容易發生物件移位或鬆脫的缺點。

以超音波熔接「埋植螺絲」為例,超音波的能量起始時間最好抓在喇叭焊頭剛接觸埋植螺絲的瞬間,因為超音波如果在焊頭接觸埋植螺絲以前開啟,就容易因為焊頭振動的關係而偏移埋植螺絲,如果太晚開的話又會因為能量沒有啟動而造成冷壓埋植螺絲,可能導致塑膠孔開裂的問題。喇叭焊頭下壓時,會一邊振動熔化塑膠、並一邊壓入埋植螺絲,當下壓到固定位置後,要先關掉超音波的能量,讓喇叭焊頭不動停留一段時間,直到塑膠重新固化為止再把焊頭移開。

超音波焊接機 (Ultrasonic welding machine)的參數說明

 

喇叭焊頭的外型設計 (Horn design) – shape (measure the engine, booster, transducer)

焊頭(horn)的設計非常重要,好的焊頭應該像個喇叭狀成流線形,可以盡量不失真地把振動傳達到工件,一般最好配合流體力學來設計會比較好。 
ultrasonic_horn01s


延伸閱讀:
常見的螺絲鎖緊問題與對策
【螺絲】與【塑膠柱】的設計原則
超音波熔接 ─ 埋植螺絲塑膠柱破裂的可能原因
超音波熔接 ─ 正向/反向螺絲埋植工法注意事項
介紹超音波熔接的原理 (Ultrasonic Welding)
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獲益良多!謝謝作者的分享,希望能有更多關於超音波溶接的題材。

超音波熔接的文章會陸續更新喔!

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