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PPS超聲波焊接工藝

2021-04-30 09:49
PPS超聲波焊接工藝
聚苯硫醚(PPS)是分子主鏈中帶有苯硫基的線形結(jié)晶性熱塑性樹脂，此樹脂是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料。它的耐熱性能優(yōu)異，熱變形溫度超過260℃，長期使用溫度為2加一240℃;力學(xué)性能好，剛性極強(qiáng)，表面硬度高，并具有優(yōu)異的耐蠕變性和耐疲勞性，耐磨性突出;耐腐蝕、耐化學(xué)藥品性優(yōu)異;電性能優(yōu)良，即使在高溫、高濕、高頻率下仍具有優(yōu)良的電性能;阻燃性為U沙4V一0級；寸穩(wěn)定性好，成型收縮率小。玻纖增強(qiáng)P咫有較高的沖擊性能、彎曲性能及延展性能。PPS廣泛應(yīng)用于電氣和電子、精密機(jī)械、汽車和化工機(jī)械零件等領(lǐng)域。

PPS（聚苯硫醚）是一種半結(jié)晶熱塑性塑料，具有陡峭的熔融曲線和較高的熔化溫度（285°C，545°F)。PPS制品能在高溫下使用，但在高溫下使用卻沒有有效的粘接劑，因此PPS制品多采用超聲波焊接。其純料PPS不適合超聲波焊接，但在添加玻璃纖維和其它填料后，因PPS混合物剛度大大增加，有助于超聲波振動(dòng)傳遞，所以可用超聲波焊接。在焊接筋設(shè)計(jì)合理的條件下，玻纖含量40% PPS可以很容易焊接。然而繼續(xù)增加玻纖含量和礦物粉時(shí)，因?yàn)榛旌衔镏袠渲煞趾孔兊土?，?dǎo)致超聲焊接困難。控制PPS的結(jié)晶度可使制品尺寸的再現(xiàn)性變好，消除凹陷翹曲現(xiàn)象，提高沖擊強(qiáng)度和超聲波焊接性。

PPS產(chǎn)品焊接筋設(shè)計(jì)對焊接強(qiáng)度至關(guān)重要。需要從組件裝配上考慮零件及焊接筋的設(shè)計(jì)，以及這些設(shè)計(jì)對超聲波焊接工藝的影響。 對于PPS材料焊接，一般采用剪切縫設(shè)計(jì)。對于采用三角導(dǎo)能筋或者臺階式焊筋設(shè)計(jì)，不同型號含有不同成分的PPS有不同的焊接結(jié)果。對于含填料份量高的PPS混合物，在熔化時(shí)沒有足夠的流動(dòng)性，無法流入兩側(cè)形成更多粘接區(qū)域，因此該類PPS混合物不適合采用三角導(dǎo)能筋或者臺階式焊筋設(shè)計(jì)。 對于剪切縫，在焊接過程中在連接界面上產(chǎn)生類似“涂抹”的動(dòng)作，從而使得熔融塑料產(chǎn)生更大的流動(dòng)性，更容易焊接。試驗(yàn)證明，對于填料含量高的PPS，使用剪切縫的產(chǎn)品拉拔力是采用臺階式焊筋拉拔力的6倍。同時(shí)，剪切縫熔融和粘接區(qū)域更大，有助于密封。

PPS超聲波焊接工藝建議


最佳超聲波焊接工藝很大程度上取決于零件質(zhì)量和組件裝配精度，以及所使用的焊接設(shè)備和治具。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，征求制造商的意見是很重要。焊接參數(shù)的調(diào)整應(yīng)考慮零件材料成分、尺寸誤差和剛度，以及超聲波焊頭接觸產(chǎn)品位置與焊縫之間的距離。產(chǎn)品的可焊接性能，是指材料在不受損傷情況下傳遞超聲波振動(dòng)的能力。

由于PPS是一種高熔點(diǎn)的半結(jié)晶熱塑性塑料，通常需要大振幅的超聲波振動(dòng)來熔化塑料形成焊縫?？紤]PPS的高模量（高剛度）特性，因此輸出的振幅能夠在塑料件中傳遞相當(dāng)長的距離。當(dāng)焊頭與焊縫之間距離越大，需要的振幅也就越大。在近場焊接（焊頭接觸面與焊縫之間距離小于6mm）時(shí)，采用高頻率和較低振幅的焊接工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的焊接效率。在遠(yuǎn)場焊接（焊頭接觸面與焊縫之間距離大于6mm）時(shí)，振幅傳遞距離受限于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，當(dāng)墻壁越薄，超聲振動(dòng)傳遞距離越短。

焊接所需的功率取決于焊接區(qū)域面積的大小，零件的幾何形狀和材料的吸收特性。PPS焊接時(shí)通常需要高功率輸出，以保證大部分能量非常快速的傳遞到焊縫處，同時(shí)避免對零件造成振動(dòng)損傷。焊頭的速度要與PPS塑料熔化和焊縫成形速度相匹配。

當(dāng)產(chǎn)品采用剪切縫設(shè)計(jì)時(shí)，初始參數(shù)可設(shè)定為高功率輸出、大變比調(diào)幅器、低焊接壓力，和較慢的焊接速度。然后，再根據(jù)實(shí)際焊接結(jié)果進(jìn)行下一步調(diào)整。焊接時(shí)注意，大振幅和長時(shí)間振動(dòng)會(huì)損傷零件表面。最大的焊接強(qiáng)度是在保壓階段形成。若氣密性不佳，可增大動(dòng)態(tài)保壓距離或者保壓時(shí)間來進(jìn)行改善。 采用剪切縫設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意的是產(chǎn)品墻壁的側(cè)面支撐，以避免焊接中零件側(cè)壁張開導(dǎo)致焊接強(qiáng)度不良問題。治具可由鋁、鋼、樹脂或其它材料制成。治具與產(chǎn)品的配合間隙要適當(dāng)，以提供適當(dāng)?shù)闹?，并方便零件的取放?br />
用超聲波焊接PPS制品時(shí)，如發(fā)頻器壓力及振幅過低，會(huì)造成焊接不良；如過高則會(huì)產(chǎn)生裂紋，特別要注意熔接痕及應(yīng)力集中部位。在制品上應(yīng)設(shè)計(jì)有能量引導(dǎo)位、分散接點(diǎn)、粒狀接點(diǎn)，以獲得最佳的熔接效果。超聲波焊接工藝:壓力3一10MPa，振幅20一60µm，焊接時(shí)間0.5一2S，低模溫成型的制品比高模溫成型的制品焊接性能好一些。