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塑料超声波压边技术介绍

2021-09-14 15:28
与金属加工一样，塑料模制件也可以压边。通过超声波压边塑料零件可以彼此相连和与其他材料零件相连。超声波压边/折边/压型/型锻（ultrasonicswaging）与超声波铆接（ultrasonicstaking）类似，只不过外形较大，不是铆钉形外观。

超声波压边原理如图1所示，超声波压边的基本原理是通过超声振动熔化和整形塑料隆起部以锁定另一工件。超声波压边过程中，应预先触发以确保焊头与侧壁一接触就发生塑料熔化。一旦塑料熔化，向下的作用力通过焊头中的凹口翻转塑料在被锁位工件上。在熔化部分冷却和凝固之前需要大的保持压力以防止弹性记忆（elasticmemory）。一旦该部分冷却，配对工件就被锁位。
超声波压边原理图
1 — 压边后 ； 2 — 压边前 ； 3 — 工件 ； 4 — 焊头
图一 超声波压边原理图
超声波压边运行机制超声波压边过程中需专门设计的工具——焊头（horn）或成形模/压模(formingdie)。焊头表面决定了塑料熔化和流动的方式及最终压边的形状。焊头压力和超声波振动迫使熔化塑料流入焊头中的空腔。凝固后零件重新成形为所需的形状。超声波压边过程中应考虑遵循以下的一般指导原则：可控速度、大的初始启动压力开始冷成形塑料；超声波能量预先触发以便振动焊头接触材料时立即开始熔化塑料；采用大的保持压力有助于克服材料记忆(materialmemory)。

超声波压边分类超声波压边分为内压边（内壁整形）和外压边（外壁整形）两类。最常见的是外压边。
（1）内压边见图2。
（2）外压边见图3。
内压边（金属板与塑料壳相连）
1 — 塑料壳 ； 2 — 超声波焊头 ； 3 — 待固定的金属板
图二 内压边（金属板与塑料壳相连）
外压边（塑料管与罐底相连）
1 — 金属底 ； 2 — 超声波焊头 ； 3 — 待连接管端
图三 外压边（塑料管与罐底相连）
超声波压边材料要求
超声波压边的成功应用取决于成形材料的种类。一般说来，低到中刚度（低弹性模量）、弹性的树脂比高刚度树脂更易成形。这是由于这些树脂的弹性性能，在经受超声波振动熔化之前塑料易于屈服允许零件产生部分冷成形。易于压边的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯、ABS、抗冲聚苯乙烯、纤维素塑料。刚性材料也可以压边，但难度增加。压边材料总是热塑性塑料。被锁位零件材料一般是不同的材料如玻璃（在玻璃零件之上压边时，尤其要注意焊头不应接触玻璃部分）、金属、热固性塑料、与压边材料焊接不相容的热塑性塑料。

超声波压边特点
超声波压边的主要优点是非常经济，降低了模制成本，因为铸模中不需要有侧向分型或螺柱，模具要简单得多。超声波压边比热压模快，循环时间短，没有冷成型的应力累积。其他优点是：紧装配、克服材料记忆、不需耗材（紧固件、黏接剂、卡钉、胶带等）。缺点是需特殊的专用工具，需考虑相关材料的性能。

超声波压边应用
超声波压边用于各种用途中，如将热塑性塑料管或杆整形至所需的形状便于与管接头连接。其他应用包括小化妆箱、管与金属滤网、医用一次性注射器等。

超声波压边是一种通过超声波能量熔化和整形塑料突起以机械锁位另一零件的工艺方法。与超声波焊接不同，该方法不形成分子键。超声波压边实质上是一种永久性的非柔性咬紧配合（permanentnon-flexiblesnapfit）。超声波焊头必须有适当的形状以塑化和重新成形边缘、销、凸起或其他定位件。超声波压边非常经济。加工时间与模制件的超声波焊接正常循环相当。超声波压边可以是连续的或间断的。超声波压边可以进行大幅面和包含零件整周的整形。超声波压边通过适形结合（form-fitbond）连接异种材料如塑料-金属、塑料-玻璃等是行得通和有发展潜力的。

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