没有什么比开始超声波塑料焊接应用程序，并立即找到“窗口”的过程 - 甜蜜点，其中人，零件，设备和工艺顺利运行，具有巨大的产量和及时，有效的生产。
然而，有时，有必要采用新的过程或新机器尚未完全拨打。也许新的超声波焊接单元 - 或十几个单位 - 刚刚从工厂到达。也许现有机器刚从另一个过程中重新安置，并且必须配置为与其他焊工匹配。或者，也许你有一台机器或两个或两个运算符或两者 - 这不太正确。
在这种情况下，工程师就需要在超声波焊接过程中进行拨号，调整振幅、力、速度等参数，直到工艺刚好。本文将指导您完成这个过程。
然而，首先，我们要做一些假设:
- 你得到了一个设计良好的部件，尺寸合适，由可焊材料制成。
- 您已经开发了一个“黄金部分”，即在所有方面都是正确的生产部分。你可以自己做或与你的焊接供应商合作。
- 你的焊接供应商已经向你提供了推荐的焊机，焊接方式和参数，以及生产零件的工具。焊机是完整的，包括电源，助推器，执行机构(与适当大小的圆筒)，上工具(喇叭)和下工具(砧)。
Overwelds和Underwelds
首先了解良好的焊缝是什么。良好的焊接生产成品组件，符合尺寸公差，强度要求，密封要求和美容要求。它在可接受的循环时间内并具有可接受的产量。“坏”焊缝是一个未能满足其中一个或多个要求的焊缝。
为了描述坏焊缝，我们将使用几个术语，“欠焊”和“过焊”，然后建议优化焊缝的方法，直到它们“刚刚好”。未焊接的组件将显示熔化不足和不均匀或不水平的接头的迹象。它会通过强度测试和密封测试。过焊组件将显示出过多的闪光，部分弯曲或偏斜，以及部分标记或压花。
一个正确设计的部件通常设计有一个包含某种能量指示器的接头，这种结构旨在集中焊接能量并首先熔化。能量指示器为超声波能量提供一个焦点。在振动和向下的力下，它融化形成一个熔化的塑料池，冷却后，应该牢固地焊接在一起的部分，提供足够的强度和密封。当能源总监熔化时发生的“坍塌”通常是焊接组件的关键尺寸公差的一部分，特别是当组件必须与周围的部件或组件相匹配或集成时。例如，如果能量控制仪0.02英寸高，焊缝的坍塌深度将被设置为0.018英寸左右，从而使热塑料和下压力完成其余的工作。
举个例子，让我们来看看塑料饮料罐的手柄(见图1)。在手柄的底部，在手柄的顶部和底部都有一对能量指示器。每个能量指示器都是一个三角形的塑料珠，用来帮助将手柄焊接到水罐上。
在输入工厂参数并焊接一些样品后，你注意到一个模式——下焊(见图2)。下焊很严重:能量指示器右侧刚刚开始熔化，但左侧几乎没有接触。因为我们知道你用的是好的零件，这个缺陷有两个可能的原因。首先，焊机的底座(装罐的“砧”)可能是不水平的，所以当角被启动时，它不会在焊接开始时均匀地压在把手上。或者，这可能是没有足够的能量进入焊接熔化整个能源总监。
要纠正焊缝，首先要检查和调整焊机工作台的水平，然后确保角在预定焊缝的整个长度上保持一致的接触。然后，增加进入焊缝的时间或能量。
在纠正了设备的水平和调整了所需的焊接能量后，就可以生产出商业上可接受的焊缝(见图3)。在这些良好的焊缝中，能量指示器基本上消失了，沿着整个接头扩散成一致的熔融材料“水洼”。这种熔化的材料将把手和水壶牢固地结合在一起。
现在，让我们看看相同的装配，只是这次，问题是过度焊接(见图4)。太多的焊接能量和力已经应用到零件上，导致装配严重标记-本质上浮雕-由喇叭。
图5显示了另一个例子，医疗器械的塑料手柄。所述手柄为两件式组件，其上部的内表面上有能量导向器。接缝似乎融化得很好，产生了一个似乎很坚固的接缝。然而，该组装有一个外观问题:喇叭标记的弯曲边缘的部分，破坏纹理表面，留下一个闪亮的区域。
这两个问题都是过焊，通常是由于在零件上施加了太多向下的力或在零件上施加了太多的能量。一旦能量指示器熔化，多余的能量无处可去，所以它集中在零件表面，也就是标记发生的地方。
为了优化医疗把手焊缝，开始用拉试验来检查焊缝的强度。然后，将零件切开，检查里面的焊缝。如果零件被标记，但内部没有显示多余的闪光，适当的调整，如轻微降低幅度是合理的。如果焊缝表面有标记，内部接头显示有严重的闪光，则需要进行更大幅度的调整。试着减少焊接时间，焊接能量，向下的力，或三者的某种组合。
让我们看另一个例子，一个医疗设备的两件式过滤器组件(图6)。这个部件的焊接强度很好，但在分型线上产生一缕闪光。这种过焊表明过程中熔化了太多的塑料，太多的向下的力量挤压了闪光，或两者兼有。纠正这个焊缝不应该需要太多的改变:可能是焊缝振幅或下压力的小减少。
作出调整
为了优化焊缝，了解焊缝控制模式、焊缝参数以及调整它们对焊接过程的影响程度是很重要的。其中一些调整相当大或“粗糙”，而另一些则“很好”，对过程有更微妙的影响。
调整系统和工具的水平和对准将是粗调的示例。确保砧座与喇叭级别，喇叭与部件对齐。根据需要调整焊接台和工具。
焊接模式参数也代表粗调整。通常，焊接优化不需要改变焊接模式，这通常是焊接供应商推荐的，作为与特定应用和部件相关的基本生产参数集的一部分。然而，这些模式中的每个参数都可以作为优化过程的一部分，对重大过焊和下焊进行优化。三个最重要的控制模式是时间、能量和崩溃。
校正超砌水可能涉及减少焊接时间，能量或塌陷距离。类似地，优化underwelds可能需要增加焊接时间，能量或塌陷距离。如果您决定使参数更改，一次使用一个参数，以便您可以衡量变化的影响。
如果您的过程不允许详细设计实验方法，另一种优化方法涉及进行相当大的参数更改，可能是20%到30%，从而导致相反的失败。换句话说，如果你焊接过了，试着诱导焊缝过低。然后你就知道解决方案介于两者之间，你可以通过后续的焊接，得到一个最佳的结果。注意，以非常小的增量调整参数也是一种选择，但是发生的小变化可能会使识别最佳结果变得更加困难。
如果你的焊接问题相对较小，比如轻微的零件标记或闪光问题，那么焊接优化就需要对焊接过程中使用的其他参数进行相对精细的调整。这些包括:
表压、降速和触发力。这些参数影响在超声焊接前和焊接过程中施加在零件上的向下夹紧力。表压是执行器内操作气缸的气压水平。减速调节喇叭下降的速度，以接合零件和建立夹紧力。触发力是角接触零件的力，需要启动焊接。
如果这些力过高，零件可能在工装冲击下偏转或弯曲，或可能发生带标记或闪光的过焊。由于“撞击”或“挤压”零件太快或太硬会导致零件标记，因此你可以调整降速，以减缓模具在零件上的下降和夹紧力的积聚。同样，触发力过大会导致零件打标，触发力过小则会导致能量指示器沿连接线接触和焊接不均匀或不完全。注意，减速和触发力都可以与表压分开调整。然而，如果不进行这些调整，压力表压力的增加会增加降速和触发力施加的速率。它还加快了循环时间。
振幅。如果您接近良好的焊接，优化可能只需要调整到幅度或下速。幅度是适合于该部件材料的振动运动的范围。例如，聚碳酸酯的幅度范围为50至100微米。对于温和的超堤，考虑将幅度降低20％左右，以诱导暗处条件。然后，逐渐增加幅度，直到找到最佳设置。
峰值功率输出。这表示在焊接上使用的总电源输出的百分比。如果你的焊机尺寸合适，读数过高(90%到100%)可能是一个危险信号，表明零件没有对准，焊机压得太紧，无法达到触发力。
此建议应帮助您解决日常超声波焊接挑战，并使您的生产顺利运行。当然，如果您遇到问题并且您需要更详细的帮助，那么您的超声波焊接供应商就可以帮助。
