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塑料件的加工設計需要考慮的幾點問題

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塑料件的加工設計需要考慮的幾點問題

發布日期:2017-06-06 00:00 來源:http://www.pztkxk.icu 點擊:

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塑料件加工與設計結合現代注塑方式能有效提供比較完美的焊接用塑膠件。當我們決定用超聲波焊接技術完成熔合時,大連塑料件的結構設計必須首先考慮如下幾點:  

① 焊縫的大小(即要考慮所需強度) 

② 是否需要水密、氣密 

③ 是否需要完美的外觀  

④ 避免塑料熔化或合成物的溢出 

⑤ 是否適合焊頭加工要求  

焊接質量可以通過下面幾點的控制來獲得: 

① 材質  

② 塑料件的結構  

③ 焊接線的位置和設計 

④ 焊接面的大小  

⑤ 上下表面的位置和松緊度 

⑥ 焊頭與塑料件的接觸面 

⑦ 順暢的焊接路徑 

⑧ 底模的支持   

為了獲得完美的、可重復的熔焊方式,必須遵循三個主要設計方向: 

① 最初接觸的兩個表面必須小,以便將所需能量集中,并盡量減少所需要 的總能量(即接時間)來完成熔接。  

② 找到適合的固定和對齊的方法,如;塑料件的接插孔、臺階或企口之類。

③ 圍繞著連接界面的焊接面必須是統一而且相互緊密接觸的。如果可能的話,接觸面盡量在同一個平面上,這樣可使能量轉換時保持一致。    

下面就對塑料件設計中的要點進行分類舉例說明: 

一、整體塑料件的設計 

1.1塑料件的結構  塑料件必須有一定的剛性及足夠的壁厚。太薄的壁厚有一定的危險性,超聲波焊接時是需要加壓的,一般氣壓為2-6Kg f/cm2。所以塑料件必須保證在加壓情況下基本不變形。  

1.2罐狀或箱形塑料等,在其接觸焊頭的表面會引起共振而形成一些集中的能量聚焦點,從而產生燒傷、穿孔的情況(如圖1所示),在設計時可以在罐狀頂部做如下考慮

1、加厚塑料件    

2、增加加強筋    

3、焊頭中間位置避空   

1.3尖角  

如果一個注塑出來的零件出現應力非常集中的情況,比如尖角位,在超聲波的作用下會產生折裂、融化。這種情況可考慮在尖角位加R角。如圖2所示。  

1.4塑料的附屬物  

注塑件內部或外部表面附帶的突出或細小件會因超聲波振動產生影響而斷裂或脫落,例如固定梢等(如圖3所示)。

通過以下設計可盡可能減小或消除這種問題:  

① 在附屬物與主體相交的地方加一個大的R角,或加加強筋。 

② 增加附屬物的厚度或直徑。

1.5塑料件的孔和間隙

如被焊頭接觸的零件有孔或其它開口,則在超聲波傳遞過程中會產生干擾和衰減。(如圖4所示)。根據村料類型(尤其是半晶體材料)和孔的大小,在開口的下端會直接出現少量焊接或完全熔不到的情況,因此要盡量預以避免。  

1.6塑料件中薄而彎曲的傳遞結構  

被焊頭接觸的塑料件的形狀中,如果有薄而彎曲的結構,而且需要用來傳遞超聲波能量的時候,特別對于半晶體材料,超聲波震動很難傳遞到加工面(如圖5所示)。對這種設計應盡量避免。

1.7近距離和遠距離焊接  

近距離焊接指被焊接位距離焊頭接觸位在6mm以內,遠距離焊接則大于6mm。 超聲波焊接中的能量在塑料件傳遞時會被衰減,尤以半晶體材料為甚。在非晶體塑料中,由于分子的無序排列,振動基本不衰減地傳遞。衰減在低硬度塑料里也較厲害。因引,設計時,要特別注意到要讓足夠的能量偉到加工區域。  遠距離焊接,對于硬膠(如PS、ABS、AS、PMMA)等比較適合,一些半晶體塑料(如POM、PETP、PBTB、PA)通過合適的形狀設計也可用于遠距離焊接。    

1.8塑料件焊頭接觸面的設計  注塑件可以設計成任何形狀,但是超聲波焊頭并不能隨意制作。形狀、長短均可能影響焊頭頻率、振幅等參數。焊頭的設計需要有一個基準面,即按照其工件頻率決定的基準頻率面。基準頻率面一般占到焊頭表面的70%以上的面積,所以,注塑件表面的突起等形狀最好小于整個塑料而后30%。平滑、圓弧過渡的塑料件表面,則此標準可以適當放寬。且突出位盡量位于塑料件的中部或對稱設計。  塑料件焊頭接觸面至少大于熔接面,且盡量對正焊接位。過小的焊頭接觸面(如圖6所示),會引起較大的損傷和變形,以及不理想的熔接效果。  在焊頭表面有損傷紋,或其形狀與塑料件配合有少許差異的情況下,焊接進,會在塑料件表面留下傷痕。避免方法是:在焊頭與塑料件表面之間墊薄膜(例如PE膜等)


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