一.超声波焊接工艺原理
※ 超 声 波 焊 接 原 理 |
 超声波焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，而不需加溶剂，粘接剂或其它辅助品。其优点是增加多倍生产率，降低成本，提高产品质量及安全生产。
超声波塑胶焊接原理是由发生器产生20KHZ（或15KHZ）的高压、高频信号、通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，加于塑料制品工件上，通过工件表面及内在分子间的摩擦而使传送到接口的温度升高，当温度达到此工件本身的熔点时，使工件接口迅速熔化，继而填充于接口间的空隙，当振动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的焊接效果。 |
超声波焊接的焊口设计：
两个热塑性塑料零件的超声波焊接要求超声波振动通过焊接头传递到组合件的上半部,最后传至两半的结合处或界面上.在此,振动能量转换成热能,用以熔化塑料.当振动停止后,塑料在压力下固化,在结合面上产生焊接.
两个结合表面的设计,对于获得最佳焊接结果来说是非常重要的.有各种各样的连接设计,每一种都有特色和优点.各种设计的使用取决于许多因素,例如塑料类型、零件几何形状、焊接的要求（即粘性、强度、密封等）.
夹具装置：
塑料超声波焊接的一个重要因素是夹具装置.夹具装置的主要用途是固定零件,使之与焊接头对准,同时对组合件提供适当的支撑.被焊接的材料、零件几何形状、壁厚和零件的对称性均可影响能量向界面的传递,因此设计夹具时必须加以考虑.
某些用途,例如铆接和嵌插,要求在焊接头接触区下面有坚硬的承托装置.铝质的夹具装置可提供必要的刚度,可以镀铬来防止零件出现疤痕和提高耐磨性.
在一些用途中,夹具必须具有一定程度的弹性以保证在连结区产生异相状态.异相状态一般在最差的结合处出现,这是待焊接的范围；不过,由于某些零件材料和几何形状,结合的两半可能合成一整体,上下同时振动,如果这种状态出现,将承槽由刚性材料改为弹性材料,或者将硬度计由软性材料改为另一种材料,往往足以在连结区重新建立异相状态.
简单的实验性夹具可用木料、环氧树脂或熟石膏建造.对于更精密、更长寿命的夹具将要用铝、钢、黄铜、铸塑尿烷,或其它的弹性材料.夹具设计范围广,从快速拆卸夹具到简单的金属板均有.应用的要求和生产率通常决定夹具的设计.
焊接：
图10表示简单的对接焊连接和有能量导向部分的理想连接的时间--温度曲线.能量导向部分允许迅速焊接,同时达到最大的强度.在导向部分的材料如图示在整个结合区内流动.
图11表示焊前按要求比例设计能量导向部分改进对接焊与导致的材料流动.工件尺寸的选择应是如图示能量导向部分熔化后足够分布于结合面之间,通常,对于易焊的树脂能量导向部分最小高度为0.010英寸（0.25毫米）.对于某些需要高能量的树脂,即结晶型、低刚度或高熔化温度的非晶型（例如聚碳酸酯、聚砜）树脂,需要较大的能量定向部分,其最小高度为0.020英寸（0.5毫米）.在工件之间对齐的方法,例如销钉和插口,应包括在工件设计中.
必须指出,为熔剂焊封所作的设计一般可以修改,以符合超声波焊接的要求.
要避免：
能量导向部分设计的典型错误是将结合面削成45度的斜面.图12表示这样做的结果.
图13表示便于对齐的阶梯式连接.这种连接设计适合于在侧面不宜有过多的熔体或溢料之场合.
榫槽连接法：（图14）
主要用于焊接和防止内外烧化.不过,需要保持榫舌两侧的间隙使模制较困难.锥度可根据模塑实践经验进行修改,但必须避免在零件之间产生任何障碍.
图15表示适用于超声波焊接的各种基本能量导向连接法,这些可作为典型连接部分的参考,对具体用途应稍作修改.
图16表示需要严密封接时所用的剪切连接法,特别适合于晶型树脂（尼龙、聚甲醛、热塑性聚酯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯硫）.因为晶型树脂从固态到熔化改变迅速、温度范围窄、能量导向式连接就不是最佳方法,原因是来自导向部分的熔融树脂在它能与相结合的表面熔合之前会迅速凝固.
剪切连接法的焊接方法是：
首先熔化较小的开始接触区域,然后继续熔化沿着垂直壁的阻碍部分,使零件压在一起.为了便于自定位,需要引入端,而且必要时可设一个溢料收集点.
连接强度与焊缝的垂向尺寸（焊接深度）有关,而且可以调整以满足应用的要求.对于超过零件强度的连接强度,建议深度为壁厚的1.25倍.
对于连接的典型阻阻碍范围列于下表内：
| 零件最大尺寸 |
每侧阻碍范围 |
零件尺寸公差 |
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小于0.75英寸
（18毫米）
0.75英寸至1.50英寸
（18毫米至35毫米）
大于1.50英寸
（35毫米） |
0.008英寸至0.012英寸
（0.2毫米至0.3毫米）
0.012英寸至0.016英寸
（0.3毫米至0.4毫米）
0.016英寸至0.020英寸
（0.4至0.5毫米） |
±0.001英寸
（±0.025毫米）
±0.002英寸
（±0.05毫米）
±0.003英寸
（±0.075毫米） |
底部零件的壁必须用夹具支持在焊缝处,夹具必须与此零件的外部轮廓吻合,以免在焊接压力下向外挠曲.顶部零件应尽可能薄,实际上象是一个盖子,以防向内挠曲,对于中间壁连接,最好采用图17所示的榫槽连接法,这种连接对于大零件也有用.图18表示各种基本剪切连接设计.
二.超声波清洗工艺原理
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※超声波清洗原理
超声波清洗是基于空化作用，即在清洗液中无数气泡快速形成并迅速内爆，由此产生的冲击将浸没在清洗液中的工件内外表面的污物震落剥离下来。随着超声频率的提高，气泡数量增加而爆破冲击力减弱，因此，高频超声特别适用于小颗粒污垢的清洗而不破坏其工件表面。
超声波清洗系统具备三个基本元件：清洗槽、将电能转化为机械能的换能器以及产生高频电信号的超声波发生器。 |
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超声清洗的优势： |
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高精度 |
由于超声波的能量能够穿透细微的缝隙和小孔，故可以应用于任何零部件或装配件的清洗。被
清洗件为精密部件或装配件时，超声清洗往往成为能满足其特殊技术要求的唯一的清洗方式。 |
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快速 |
超声清洗相对常规清洗方法在工件除尘除垢方面要快得多，装配件无须拆卸即可清洗。超声清
洗可节省劳动力的优点往往使其成为最经济的清洗方式。 |
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一致 |
无论被清洗件是大是小，简单还是复杂，单件还是批量或在自动流水线上，使用超声清洗都可
以获得手工清洗无可比拟的均一的清洁度。 | |
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行业部门 |
清洗产品分类 |
可清除主要附着物 |
| 电子电器 |
开关、集成电路、电子线路板、半导体元件、硅片、石英晶体、磁头、磁带、光盘、光导纤维、继电器、电容器、报警器、存储器、液晶显示器、硬盘组件等 |
焊料、油渍、松脂、防腐剂、石蜡、氧化物、锈等 |
| 贵重金属及饰品 |
珠宝、项链、玉器、手表、眼镜等 |
涂料、喷漆、复合物等 |
| 汽车行业 |
气门、点火栓、燃料泵、油箱、蓄电池电极、活塞环、机器操纵盘零件 |
油脂、防腐剂、塑料残留物、研磨磨料、石墨、郊游等 |
| 航空工业 |
燃油过滤器、流量控制设备、陀螺仪、人造卫星、航空液压系统 |
氧化物、尘土、切屑、锈、碳、水垢 |
| 电镀行业 |
游标卡尺、工装夹具、眼镜架、手术器械、牙科工具、五金件、钟表零件、渔具配件等金属结构件的镀前清洗 |
油垢、除锈、磷化物等 |
| 印刷、纺织行业 |
旋转机、喷丝板、涤纶过滤芯的微孔去污 |
墨迹、指纹、油、染料 |
| 电力 |
路灯、电力计、灯泡、电传机、绝缘子等 |
墨迹、油、尘土、锈等 |
| 真空离子镀膜 |
镜片、树脂片、玻璃、灯饰、工艺美术品等镀膜前清洗 |
油渍、指纹、尘土，氧化物等 |
| 医疗器械 |
注射器、吸量管、玻璃容器、心脏起搏器、食道镜、直肠镜、方向镜、人造器官等 |
血液、凝胶体、指纹、料理物残留物、蛋白 |
| 精密机械 |
丝杠、喷嘴、齿轮、弹簧、轴承、铅框架、制养机械、全封闭压缩机、热交换器、精密阀门 |
磨料、铁屑、防锈剂、复合物、冷却油、抛光、氧化物 |
※超声波清洗工艺
一般来说，清洗的工艺流程依被清洗物体清洗的难易程度及清晰数量而决定。主要清洗流程如下：
1、热浸洗或喷洗：目的是将工件上的污染物软化、分离、溶解，并减轻下道清洗工序的负荷。
2、超声波清洗：利用超声波产生的强烈空化作用及振动将工件表面的污垢剥离脱落，同时还可将油脂性的污物分解、乳化。
3、冷漂洗：利用流动的净水将脱落但尚浮在工件表面上污物冲洗干净。
4、超声波漂洗：溶剂为干净的清水，工件浸入后，利用超声波将浮在工件各边、角及隙孔的污物清洗干净。
5、热净水及冷净水漂洗：进一步去处悬附在工件表面上的污物微粒。
6、热风烘干：利用一定的温度和风速，使零部件表面快速干燥。
 200710151650590.pdf
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