超声波焊接工艺标准

广东新宝电器股份有限公司作业指导书文件名称：超声波焊接工艺标准文件编号：71-02-WI-003生效日期：2011年06月15日版本号：A适用范围：所有超声波熔接作业受控正本受控副本编制：彭志云审核：批准：保密等级：内部广东新宝电器股份有限公司第1页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-15文件制定/修改情况记录版次修改内容编写/修改人审核批准修改日期A首版彭志云2011-06-15广东新宝电器股份有限公司第2页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-151目的：建立超声波焊接工艺标准，为各分公司超声波焊接作业及超声波焊接工艺调整、超声波焊接关键工序的管理提供理论指导，从而规范各分公司超声波焊接作业，保证超声波焊接产品品质，提高生产效率。2适用范围：适用于各分公司所有超声波焊接作业。3人员要求：3.1超声波焊接岗位作业人员上岗条件必须满足：3.1.1初中以上学历，入职1个月以上的员工。3.1.2工作态度积极，有上进心并有较强的学习能力，有长期为公司服务的意愿。3.2员工必须经过理论知识和实际操作培训并经考核合格，取得该关键岗位上岗资格证后方可正式上岗。3.2.1超声波焊接工序作业人员上岗前要进行理论知识的培训，培训主要内容包括：一线超声波焊接员工对焊接原理，焊接过程，焊接方法，焊接质量的评定等；并现场指导员工操作，教会员工具体的操作步骤；对作业产生的不良品的辨别及处理方法等；最后是对员工进行本工序其它要求培训：厂牌要与上岗证配套使用，关键工位标识牌的正确配戴，作业指导书的识别，关键工序WI的张贴等，并安排对所培训的内容进行具体的实际操作3.2.2IE部对经过关键工序上岗资格培训的人员，根据人员实际所具备的相关条件及培训结果如实填写《关键工序上岗资格评定表》并建立档案，作为关键工序上岗的考核依据。上岗证广东新宝电器股份有限公司第3页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-154设备认识：4.1什么是超声波焊接超声波焊接是一种快捷，干净，有效的装配工艺，用来装配处理热塑性塑料配件，及一些合成构件的方法。目前被运用的塑胶制品与之间的粘结，塑胶制品与金属配件的粘结及其它非塑胶材料之间的粘结！它取代了溶剂粘胶机械坚固及其它的粘接工艺是一种先进的装配技术！超声波焊接不但有连接装配功能而且具有防潮、防水的密封效果4.2超声波焊接的优点4.2.1.节能环保4.2.2.无需装备散烟散热的通风装置4.2.3.成本低,效率高4.2.4.容易实现自动化生产4.2.5.焊接强度高，粘接牢固4.2.6.焊点美观，可实现无缝焊接，防潮防水，气密性好超声波焊接机主要由如下几个分组成：发生器、气动分、程序控制分、换能器分。发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波。广东新宝电器股份有限公司第4页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-155超声波焊接的工作原理：超声波焊接装置是通过一个电晶体功能设备将当前50/60Hz的电频转变成20KHz或40KHz的电能高频电能，供应给转换器。转换器将电能转换成用于超声波的机械振动能，调压装置负责传输转变后的机械能至超声波焊接机的焊头。焊头是将机械振动能直接传输至需压合产品的一种声学装置！！振动通过焊接工作件传给粘合面振动磨擦产生热能使塑胶熔化，振动会在熔融状态物质到达其介面时停止，短暂保持压力可以使熔化物在粘合面固化时产生个强分子键，整个周期通常是不到一秒种便完成，但是其焊接强度却接近是一块连着的材料。如下图所示，振动能量从焊头传递到工件，工件之间的摩擦产生的热量将工件熔接面熔化，从而焊接成一体。焊头HORN振动能工件熔合广东新宝电器股份有限公司第5页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-156超声波熔接技术的应用:6.1铆接-Staking6.1.1标准铆接方式-StandardProfileStake6.1.2圆盖铆接方式-DomeStake6.1.3咬花成型铆接方式-KnurledStake广东新宝电器股份有限公司第6页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-156.1.4平头铆接方式-FlushStake6.1.5中空铆接方式-HollowStake6.1.6高压铆接方式-HighPressureStake6.1.7埋植-Insertion广东新宝电器股份有限公司第7页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-156.1.8成型-Swaging/Forming6.1.9切除-Degating7超声波熔接适用的材料由超声波的工作原理我们可以知道，超声波的实际功率并不大，工作时间短，所以产生的热量有限，所以一般只适用于一些熔点较低(400℃以下)的材料。主要以热塑性的聚合物即塑料为主。我们主要了解一下各种塑料的熔接特性。一般来说，聚合物的熔点越高，其焊接所需的超音波能量越多。材料的硬度对其是否能有效传输超音速振动是很有影响的。总的说来，愈硬的材料其传导力愈强。7.1塑料熔接特性材料塑料熔接特性ABS丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚物质轻，兼具韧性，刚性与耐化学品性，用途广泛，热性佳，特别适合超声波溶接无论近距离或远距离熔接，均可得到良好效果。Acrylics压克力硬度大、耐冲击、不受酸之作用，有高度光学明晰性，著色性良好，常用于汽车尾灯、仪表板、奖章、水龙头把手等。用于超声波熔接时，须注意衰明度问题，就易熔接。Acetal缩醛抗张及耐压强度高，耐磨性佳，最具强韧及弹性，常用作拉练、螺丝、轴承、滚筒、厨房用具等，因磨擦系数低，用超声波熔接时需高振动幅度及较长的熔接时间。广东新宝电器股份有限公司第8页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-15Celluloeics酯酸纤维性物质抗张及耐压强度高，耐磨性佳，最具强韧及弹性，常用作拉练、螺丝、轴承、滚筒、厨房用具等，因磨擦系数低，用超声波熔接时需高振动幅度及较长的熔接时间。Noryl聚苯醚超声波振动时材质易变化变色，接触面不易吸收能量，熔接较困难。Nylon尼龙性极韧、电性佳、绝缘度高，常用为电子零件等。因熔点高，所需熔接时间长，振幅高。难于焊接.PC.聚碳酸脂材质强韧，耐磨损，摩擦系数极低，耐酸，常用作轴承、齿轮、管子、厨房用具、毛刷等。用超声波熔接时，因熔点高，所需熔接时间长，熔接前先经烘乾会较易熔接。HiglDensityPE高密度聚乙烯比重小，在低温及室温下富柔曲性，防水、防蚀、可制成各种颜色。价格低的产品，常用于皿盘、封装薄膜、软水管、奶瓶、软绳等。密度越高越适合于超声波熔接。LowDensityPE低密度聚乙烯GeneralpurposePS一般聚苯乙烯比重轻，对水及化学物之抗蚀性强，安定、绝缘性佳，特别适合于射出及押出成形。常用于玩具、装饰品、孟洗设备、盘子、透镜、浮动轮等的制造。由于弹性系数高,无论是近距离或远距离的超声波熔接均极适合。PS聚苯乙烯Impact20-30%glassFilledPS耐冲击玻纤强化聚苯乙烯UnmodifiedPP聚丙烯比重轻，有良好绝缘性，强度高，能耐热及化学剂的侵蚀，抽丝后可制绳纲等织品。制品有玩具、行李箱、音响外壳、电气绝缘物、食品包装等。本材质因弹性系数低,易衰减声波振动，帮远距离熔接需注意其效果,较难于焊接。PVC聚氯乙烯电性佳，耐弱化学品，低温性佳，具难燃性，常用于各种合成皮软管、胶膜等，材质柔软，易衰减音波振动，熔接面易劣化。Polyster聚酸脂熔接能量大Polysulfone聚砜质硬、强度大、具韧性、长期受热不影响其电性能，常用为电视机零件护盖、马达零件等。因熔接点高，需较高之能量熔接。PolyphenyleneQxide(ppo)聚氧化二甲苯耐热与耐湿性，耐化学品，不性蒸汽，常用作端子、转子、外壳、叶轮和管件等，熔点高，需较高之能量熔接。Phenoxy苯氧树脂性韧、富延展性、热安定性，熔点高，需较高之能量熔接。SAN苯乙烯丙烯晴拉伸强度及压缩强度高，常用为盘管薄壁零件、打字机带卷轴，超声波熔接效果好。广东新宝电器股份有限公司第9页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-15热塑性塑料AABS/聚碳酸酯合金（赛柯乐800）聚丙丙烯酸系多元共聚物丁纤维氟尼亚苯基-氧化物为主的树脂（诺里尔）聚酰胺-酰亚胺（托郎）聚热聚聚聚聚聚聚聚SAN-NAS-ASA超声波焊接的B甲烯二素(CA,聚龙碳塑乙甲苯丙苯砜氯相容性示例图表S醛腈烯-苯CAB,合酸性烯基硫烯乙乙乙CAP)物酯聚戊烯烯烯酯烯ABS■■■○○○ABS/聚碳酸酯合金（赛柯乐800）■■○■聚甲醛■丙烯腈■○■○○○○丙烯酸系多元共聚物○○■○○丁二烯-苯乙烯■○纤维素(CA,CAB,CAP)■氟聚合物■尼龙■亚苯基-氧化物为主的树脂（诺里尔）○■○■○聚酰胺-酰亚胺（托郎）■聚碳酸酯■○○■○热塑性聚酯■聚乙烯■聚甲基戊烯■聚苯硫■聚丙烯■聚苯乙烯○○■■○聚砜○■聚氯乙烯○■SAN-NAS-ASA○○○○○■黑方块的表示两种塑料的相容性好，容易进行超声波焊接；圆圈表示在某些情况下相容，焊接性能尚可；广东新宝电器股份有限公司第10页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-15空格表示两种塑料相容性很差，不易焊接。表中所列仅供参考,因为熟知的变化可导致结果略有差异.7.2.超声波焊接面设计8影响超声波熔接能量的因素8.1气压我们可以通过调压阀来调整，一般来说气压越大，能量越大8.2下降速度超声波熔接机上有相应的旋钮，一般来说，下降速度越大能量越大广东新宝电器股份有限公司第11页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-158.3频率超声波熔接机器都有固定的频率，频率越大，能量越大8.4振幅振幅的变化因素比较多，就一般来说，振幅的调整可以通过调幅器和焊头的设计来达到8.5时间我们可以调整焊接机的焊接时间，时间越长，焊接的能量越大8.6保压时间保压时间是在塑料熔化之后的保持气压的时间，时间越长，形成的焊点越稳定，变形越小8.7影响超声波熔接能量的因素(频率)换能器Converter作用:将电能转换成机械能组成:陶瓷晶片和传动头原理:电流经过换能器，令换能器内产生电磁振荡，再经过压电陶瓷片，令压电陶瓷片产生振动，振动经过金属头，传到调幅器表面振幅:20KHz=0.02mm30KHz=0.015mm40KHz=0.01mm9超声波熔接机参数调校调整：行程速度下降时间机械式止动器调幅器选择焊头调谐焊头——工件——底模之间的校准广东新宝电器股份有限公司第12页共17页作业指导书编号：71-02-WI-003标题:超声波焊接工艺标准版次：A生效日期：2011-06-159.1调幅器的选择9.1.1焊接面积-----面积越大,需要振幅越高。9.1.2工件材料-----PP/PE/尼龙等较难焊的晶型树脂,需要的振幅较高。9.1.3工件构造-----工件有细长的柱子或薄片等容易振裂的,应采用较弱的振幅。9.1.4能源供应部份必须调谐得与换能器、调幅器、焊头的每种组合相配合9.1.5正常情况：测试时，负载表的读数应少于20%9.1.6异常情况：负载大于20%9.1.7应检查：A焊头是否锁紧?调整：焊接压力焊接时间保压时间被焊工件负载监控表负载20%至95%过载过载时候压力较高减低下降速度降低动力触发值用较低比例的调幅器使用功