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塑料超聲波壓邊技術(shù)介紹

2021-09-14 15:28
與金屬加工一樣，塑料模制件也可以壓邊。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，只不過外形較大，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(dòng)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(yīng)預(yù)先觸發(fā)以確保焊頭與側(cè)壁一接觸就發(fā)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(zhuǎn)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(duì)工件就被鎖位。
超聲波壓邊原理圖
1 — 壓邊后 ； 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(yùn)行機(jī)制超聲波壓邊過程中需專門設(shè)計(jì)的工具——焊頭（horn）或成形模/壓模(formingdie)。焊頭表面決定了塑料熔化和流動(dòng)的方式及最終壓邊的形狀。焊頭壓力和超聲波振動(dòng)迫使熔化塑料流入焊頭中的空腔。凝固后零件重新成形為所需的形狀。超聲波壓邊過程中應(yīng)考慮遵循以下的一般指導(dǎo)原則：可控速度、大的初始啟動(dòng)壓力開始冷成形塑料；超聲波能量預(yù)先觸發(fā)以便振動(dòng)焊頭接觸材料時(shí)立即開始熔化塑料；采用大的保持壓力有助于克服材料記憶(materialmemory)。

超聲波壓邊分類超聲波壓邊分為內(nèi)壓邊（內(nèi)壁整形）和外壓邊（外壁整形）兩類。最常見的是外壓邊。
（1）內(nèi)壓邊見圖2。
（2）外壓邊見圖3。
內(nèi)壓邊（金屬板與塑料殼相連）
1 — 塑料殼 ； 2 — 超聲波焊頭 ； 3 — 待固定的金屬板
圖二 內(nèi)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(yīng)用取決于成形材料的種類。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。這是由于這些樹脂的彈性性能，在經(jīng)受超聲波振動(dòng)熔化之前塑料易于屈服允許零件產(chǎn)生部分冷成形。易于壓邊的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯、ABS、抗沖聚苯乙烯、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(shí)，尤其要注意焊頭不應(yīng)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(diǎn)
超聲波壓邊的主要優(yōu)點(diǎn)是非常經(jīng)濟(jì)，降低了模制成本，因?yàn)殍T模中不需要有側(cè)向分型或螺柱，模具要簡單得多。超聲波壓邊比熱壓?？?，循環(huán)時(shí)間短，沒有冷成型的應(yīng)力累積。其他優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是需特殊的專用工具，需考慮相關(guān)材料的性能。

超聲波壓邊應(yīng)用
超聲波壓邊用于各種用途中，如將熱塑性塑料管或桿整形至所需的形狀便于與管接頭連接。其他應(yīng)用包括小化妝箱、管與金屬濾網(wǎng)、醫(yī)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(jī)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(shí)質(zhì)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(dāng)?shù)男螤钜运芑椭匦鲁尚芜吘?、銷、凸起或其他定位件。超聲波壓邊非常經(jīng)濟(jì)。加工時(shí)間與模制件的超聲波焊接正常循環(huán)相當(dāng)。超聲波壓邊可以是連續(xù)的或間斷的。超聲波壓邊可以進(jìn)行大幅面和包含零件整周的整形。超聲波壓邊通過適形結(jié)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(fā)展?jié)摿Φ摹?/span>