剪切型超声波焊接线的设计

剪切型超声波焊接线设计

　　在半晶体塑料（如尼龙、乙缩醛、聚丙烯、聚乙烯和热塑聚脂）的熔接中，采用能量导向的连接设计也许达不到理想的效果。这是因为半晶体的树脂会很快从固态转变成融化状态，或者说从融化状态转化为固态，而且是经过一个相对狭窄的温度范围，从能量导向柱流出的融化物在还没与相接界面融合时，又将很快再固化。因此，在这种情况下，只要几何原理允许，我们推荐使用剪切型超声波焊接线设计。

　　采用剪切型超声波焊接线设计的设计，首先是熔化小的和最初接触的区域来完成焊接，然后当零件嵌入到一起时，继续沿着其垂直壁，用受控的接触面来融化。如图20所示，这样，可获得强劲结构或很好的密封效果，因为界面的熔化区域不会让周围的空气进来。由于此原因，剪切连接尤其对半晶体树脂非常有用。

　　剪切型超声波焊接线的熔接深度是可以调节的，深度不同所获得的强度不同，熔接深度一般建议为0.8-1.5mm。当塑料件壁厚较厚及强度要求高时，熔接深度建议为1.25x壁厚。

图21所示为几种基本的剪切式结构：

　　剪切型超声波焊接线要求一个塑料壁面有足够强度能支持及防止焊接中的偏差。有需要时，底模的支撑高于焊接位，提供辅助的支撑。

下表所示为零件大小尺寸和接触面、零件误差的大概尺寸：

当零件尺寸大于90mm时，或零件有不规则的形状时，建议不采用剪切连接。这是因为注塑时很难控制误差及变形使其保持一致。如果是上述情况，建议采用能量导向的形式。

图22所示为双面剪切型超声波焊接线设计

图23所示为扣式焊线设计，用于高强度，但上下塑料件不接触的情况下。在特殊情况下，可用于增加密封圈的情况。

　　剪切焊点一般用于需要密封的焊件。要注意的是采用能量控制器焊点也可以进行密封，但剪切焊点能常更好。　

　　需要注意的是，为了达到所要求的均匀焊接，尺寸公差要求相对较高，这是剪切焊点的一个主要缺点。因此当焊件尺寸较大时，一般不宜采用剪切焊点。剪切焊点的另一个缺点是，焊件的几何形状无法保证，在没有剪切焊点所要求的足够的支撑部位时，需要设计复杂的夹具。因为如果不能支撑整个焊件，当上部分焊件切进下部分焊件时，焊件向外弯曲，这会减少实际过盈量，导致弱焊。如果夹具可以均匀地支撑整个焊接面，那么夹具中需要有可移动部分，以便焊接结束后取下焊成件，这非常重要。解决这个问题的一个办法是采用双剪切焊点剪切型超声波焊接线设计。