超聲波塑料焊接機的焊口設計

合理的焊口結構是保證最佳焊接效果的關鍵條件之一，各種焊口設計又取決于多種因素，如材料類型、零件形狀和焊接要求（即強度、密封、外觀等）。

圖一表示典型的導能焊線設計。對于某些需要高能量的樹脂（即晶型、低剛度或高熔點的非晶型），其導能焊線尺寸應同比加大1.5~2倍。當焊件沒有密封要求時，則可以將焊線設計成斷續的，以減少能量損耗。

圖一

圖二表示外側遮蔽的焊口設計（必要時也可設計成雙向遮蔽），這樣可避免向外溢料，以保證外觀質量。設計時應保證a≥b。

圖二

圖三表示需要嚴密封接時所用的剪切焊接法。特別適合于晶型樹脂（PP、PE、Nilon、POM等），對于超過焊件本體強度的連接要求，建議熔深為壁厚的1.25倍。剪切量與焊件尺寸成正比，一般取值0.2~0.5mm。剪切焊接的夾具必須限制下工件向外撓曲變形，而超聲波聲頭與上工件作用面應盡可能靠近焊口（象是一個蓋子），以防上工件向內撓曲。對于中間壁剪切焊，則可采用圖四所示的榫槽結構，以避免撓曲變形。

圖三

由于超聲波能量傳遞中的高壓強和劇烈振動，所以在焊口設計中還應避免以下結構隱患：

1、超聲波聲頭和（或）超聲波工裝與焊件接觸面太小，容易在焊件表面產生壓痕和熔斑。建議該接觸面積應大于焊接面積的三倍，且盡可能正對焊接處（圖二）。

2、蓋狀上工件太薄，容易在共振下開裂，或“擊穿”，建議加筋處理（圖二）。

3、細小附件與主體連接處強度太弱，容易振斷，建議在根部加一圓R（圖三）。

4、結構承力不好，致使能量不能有效地傳遞到結合面上。如無法避免這種設計，則應將超聲波聲頭及超聲波工裝的著力面改在承力良好的位置（圖四）。

圖四

此外，工裝夾具也在很大程度上影響焊接效果，被焊工件的材料、形狀、壁厚及不對稱性等因素均可能影響能量向界面的傳遞。這都需要精心設計工裝夾具，以保證焊接界面的均勻承力。

對于某些焊件，結合面可能過于嚴合而不能產生相對位移，這時可適當降低超聲波工裝的剛性，以保證在結合面產生異相狀態。