塑料超聲波壓邊技術介紹

2021-09-14 15:28

與金屬加工一樣，塑料模製件也可以壓邊。通過超聲波壓邊塑料零件可以彼此相連和與其他材料零件相連。超聲波壓邊/折邊/壓型/型鍛（ultrasonicswaging）與超聲波鉚接（ultrasonicstaking）類似，隻不過外形較大，不是鉚釘形外觀。

超聲波壓邊原理如圖1所示，超聲波壓邊的基本原理是通過超聲振動熔化和整形塑料隆起部以鎖定另一工件。超聲波壓邊過程中，應預先觸發以確保焊頭與側壁一接觸就發生塑料熔化。一旦塑料熔化，向下的作用力通過焊頭中的凹口翻轉塑料在被鎖位工件上。在熔化部分冷卻和凝固之前需要大的保持壓力以防止彈性記憶（elasticmemory）。一旦該部分冷卻，配對工件就被鎖位。

1 — 壓邊後； 2 — 壓邊前； 3 — 工件； 4 — 焊頭
圖一超聲波壓邊原理圖

超聲波壓邊運行機製超聲波壓邊過程中需專門設計的工具——焊頭（horn）或成形模/壓模(formingdie)。焊頭表麵決定了塑料熔化和流動的方式及最終壓邊的形狀。焊頭壓力和超聲波振動迫使熔化塑料流入焊頭中的空腔。凝固後零件重新成形為所需的形狀。超聲波壓邊過程中應考慮遵循以下的一般指導原則：可控速度、大的初始啟動壓力開始冷成形塑料；超聲波能量預先觸發以便振動焊頭接觸材料時立即開始熔化塑料；采用大的保持壓力有助於克服材料記憶(materialmemory)。

超聲波壓邊分類超聲波壓邊分為內壓邊（內壁整形）和外壓邊（外壁整形）兩類。最常見的是外壓邊。
（1）內壓邊見圖2。
（2）外壓邊見圖3。

1 — 塑料殼； 2 — 超聲波焊頭 ； 3 — 待固定的金屬板
圖二內壓邊（金屬板與塑料殼相連）
外壓邊（塑料管與罐底相連）

1 — 金屬底； 2 — 超聲波焊頭； 3 — 待連接管端

圖三外壓邊（塑料管與罐底相連）

超聲波壓邊材料要求
超聲波壓邊的成功應用取決於成形材料的種類。一般說來，低到中剛度（低彈性模量）、彈性的樹脂比高剛度樹脂更易成形。這是由於這些樹脂的彈性性能，在經受超聲波振動熔化之前塑料易於屈服允許零件產生部分冷成形。易於壓邊的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯、ABS、抗衝聚苯乙烯、纖維素塑料。剛性材料也可以壓邊，但難度增加。壓邊材料總是熱塑性塑料。被鎖位零件材料一般是不同的材料如玻璃（在玻璃零件之上壓邊時，尤其要注意焊頭不應接觸玻璃部分）、金屬、熱固性塑料、與壓邊材料焊接不相容的熱塑性塑料。

超聲波壓邊特點
超聲波壓邊的主要優點是非常經濟，降低了模製成本，因為鑄模中不需要有側向分型或螺柱，模具要簡單得多。超聲波壓邊比熱壓模快，循環時間短，沒有冷成型的應力累積。其他優點是：緊裝配、克服材料記憶、不需耗材（緊固件、黏接劑、卡釘、膠帶等）。缺點是需特殊的專用工具，需考慮相關材料的性能。

超聲波壓邊應用
超聲波壓邊用於各種用途中，如將熱塑性塑料管或杆整形至所需的形狀便於與管接頭連接。其他應用包括小化妝箱、管與金屬濾網、醫用一次性注射器等。

超聲波壓邊是一種通過超聲波能量熔化和整形塑料突起以機械鎖位另一零件的工藝方法。與超聲波焊接不同，該方法不形成分子鍵。超聲波壓邊實質上是一種永久性的非柔性咬緊配合（permanentnon-flexiblesnapfit）。超聲波焊頭必須有適當的形狀以塑化和重新成形邊緣、銷、凸起或其他定位件。超聲波壓邊非常經濟。加工時間與模製件的超聲波焊接正常循環相當。超聲波壓邊可以是連續的或間斷的。超聲波壓邊可以進行大幅麵和包含零件整周的整形。超聲波壓邊通過適形結合（form-fitbond）連接異種材料如塑料-金屬、塑料-玻璃等是行得通和有發展潛力的。

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