簡介各種超音波(超聲波)的不同應用

超音波(Ultrasonic)在大陸稱為超聲波,是利用聲波的超高頻率轉換為熱能的一種熔接作業方式,在電子工廠內它經常被用來埋植銅製螺母進入塑膠部件之中,以利後續製程中使用機械螺絲來鎖緊機構。

或是用來將兩個不同部件的塑膠融合在一起,就像我們一般在市面上常看到的手機或是筆記型電腦的電池盒,這種盒子經過超音波熔接之後,可以防止消費故意或不小心打開的可能性,因為只要一打開就需要破壞其外殼。

但是超音波除了可以作為融合的製程應用之外,它其實也可以有許多種不同的應用可能,比如說用來使用震動來切除多餘的物件或是塑膠的毛邊…等。

底下我們就來介紹超音波的幾種可能的應用:

1. 超音波熔接

以超音波的超高頻率振動焊頭(HORN),在適度的壓力下使兩塊塑膠的接合面產生磨擦熱而在瞬間熔融接合,並達到完全水密及氣密的效果。此種製程的塑膠接觸面必須要設計有小三角形肋條的導融線,這樣才能將超音波能量集中到小三角形的尖端並融化塑膠,進而達到宿交互相熔接的效果。

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2. 超音波鉚接

使用有鉚釘形狀的超音波超高頻率焊頭(HORN)壓住塑膠品突出的梢頭,使其因為超高頻的震動而瞬間發熱熔融成為鉚釘形狀。這個方法通常用來將金屬物件被鉚接於塑膠物之上,利用塑膠可以重新熔融的特性包覆金屬物件而固定。如果是塑膠對塑膠部件,建議使用第一個方法將其互相熔接的製程,畢竟兩個物品同時熔接的強度比單獨一個物品熔接要來得強固。
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3. 超音波埋植:

利用超音波超高頻率的音波振動,借著焊頭(HORN)的傳導及適當的壓力,瞬間將金屬零件(如螺母、螺杆)等擠壓入預留的塑膠孔內,並固定在設定的深度。

完成後無論拉力、扭力均可媲美傳統在模具內成型的強度,並可免除射出時受損或是射出緩慢的缺點。

這類設計必須注意塑膠孔的大小與螺母的適當配合,如果是埋植於塑膠柱內還得留意其牆壁厚度的最低要求,以避免塑膠部件因為物件埋植而造成破裂等問題,另外埋植鐵件的外部也需要設計防鬆脫的倒鉤裝置,來加強其強度,部落格中有多篇文章探討此類的問題,可以搜尋一下。

4. 超音波點焊

當兩片塑膠熔接時,受限於熔接物的條件,無法設計導熔線時,可使用用點焊熔接的方式加以接合,其原理是利用超音波傳導至焊頭前端,從上板穿越至下板,而達到熔接的效果,此製程可同時執行數十點焊以提高工作效率。

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5. 超音波切除:

利用超音波高速振動的焊頭,切除射出成形塑膠件上的毛邊(飛邊),或是用來切除料道(runner)及注澆口的不平整殘膠(gate flash),使塑件的外型看起來光滑美觀。適用於超音波切除的塑膠材質有ABS、PS、Acrylic(壓克力)、PC、塑鋼等,如果太軟或是富有彈性的塑膠則不適合作超音波切除。(塑膠料剛射出還未冷卻前效果不佳)

6. 超音波成型:

同超音波鉚接的製程類似。將凹狀的焊頭壓著於塑膠品的外圈,使其高頻率振動後將塑膠熔融成形而包覆於金屬物件並使其固定,此類製程的成品外觀光滑美觀,多用於消費電子類、或喇叭之固定成形,及化妝品類的鏡片固定等。


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訪客留言內容(Comments)

請問有些熔接破裂的問題可否E一mail或Line連絡?

Yang;
Email在部落格右上方的Email圖示。
另外請參考詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答

想請問超音波熔接,對於PCB及LCM是否可能造成損傷?

Kim,
超音波熔接應用的是「振動」,如果受到振動的物品有不牢靠的機構,就可能造成鬆脫的問題,但這通常是產品的品質問題。
另外,超音波熔接時治具上最好要有減震的軟墊或絨布設計以避免振動摩擦所造成的外觀問題。
以前的經驗裡,超音波不會造成PCB及LCM損傷,但通常超音波不會直接加諸在PCB及LCM上。


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