01断裂和损坏缺陷是普遍现象

超声波塑料焊接是最受欢迎的塑胶件紧固工艺之一。

但是，超声波塑料焊接时，塑胶件内部的筋和支柱等经常发生断裂、或者塑胶件上固定的内部电子元件、晶体和芯片元件等被震坏，这是一个非常普遍的现象，这也是大家经常询问的问题之一。

这些筋、支柱以及电子元件、晶体和芯片元件等并没有与超声波焊头或夹具接触，为什么会发生断裂？
这让很多初次接触超声波焊接的工程师百思不得其解，甚至会简单粗暴的判断产品不适合超声波焊接，需要重新选择更合适的紧固工艺。

本文将结合经验以及对于超声波焊接的知识，提供一个较为系统的超声波焊接断裂和损坏的解决思路。

02断裂和损坏的根本原因

要搞清楚为什么会断裂和损坏，则必须了解超声波焊接的基本原理。

超声波焊接本质上是高频低幅振动，振幅一般在30um~120um，即0.03mm~0.12mm，很小，肉眼基本上看出振动。
但是，超声波焊接的振动频率很高，常见的有15、20、30或40千赫兹，即每秒钟振动1万5千次、2万次、3万次和4万次。

所以，超声波焊接的振动能量很大，同时振动能量传输到塑胶件薄弱的位置，例如筋和支柱、以及塑胶件上固定的电子元件、晶体和芯片元件等，从而造成断裂和损坏。

03解决断裂和损坏的总体方向

当明白超声波焊接时断裂和损坏的根本原因之后，我们就可以据此入手，来解决问题。

解决思路从以下三个大方向入手：

1.减小超声波焊接过程中的能量

2.增加塑胶件强度

3.易碎元件远离焊接部位
从设计端以及生产端解决断裂和损坏问题的各种方案均是从这三个大方向入手来进行的。

04从产品设计入手预防断裂和损坏

从产品设计入手，预防断裂和损坏的各种措施包括：

1.更改焊接界面设计，从基本型改为改为剪切型。

在相同的超声波设备、夹具和工艺参数设置下，剪切型的界面设计更容易熔接，焊接强度更高。

换句话说，剪切型的界面设计会减小超声波焊接时的能量要求，从而可以有效避免断裂和损坏的发生。

2. 正确的超声线设计
正确的超声线或导熔线（Energy Director）设计有利于减小焊接时的能量要求。

3. 材料选择，选择更容易焊接的无定形塑料

相对于半结晶塑料，无定形塑料更容易进行超声波焊接，需要的焊接能量更小，更不容易发生断裂和损坏的缺陷。
而如果因为其它原因使用了半结晶塑料，产品中又包括了易损元件，则应当谨慎选择超声波焊接的紧固方式。

4. 塑胶件薄弱处加厚以及增加圆角塑胶件薄弱处如果壁厚过薄，则强度低；而尖角的存在容易产生内应力，需要把尖角改为圆角，避免在超声波焊接时断裂。

5. 避免塑胶件内应力

塑胶件在注塑成型时，容易产生内应力；而内应力处，在超声波焊接时非常容易断裂。

6. 使用近程焊接近程焊接，缩短了焊头与焊接面的距离，可以减小能量损失，从而减小超声波焊接的能量要求。

7. 增加塑胶件焊接面与焊接头的接触面积

增加塑胶件焊接面与焊接头的接触面积，利于超声波焊接的能量传输，同样可以减小超声波焊接的能量要求。

8. 易损元件远离超声波焊接处

当塑胶件中需要组装电路板，而电路板上固定有电子元件、晶体和芯片元件等易损元件时，需要使得这些元件远离超声波焊接处；或者先超声波焊接，再组装电路板。

05生产端解决断裂和损坏

当塑胶件开模之后，进行超声波焊接调试时发生断裂和损坏的缺陷，可以从以下两个方向来解决。
1）确保超声波焊头和夹具的正确超声波焊头和夹具常常需要复杂的三维曲面形状和加工精度，以确保塑胶件在焊接时的准确定位。
如果焊头和夹具的形状或弧度与塑胶件产品不一致，容易使得塑胶件承受额外的作用力，从而在焊接时破裂。

2）调整工艺参数，减小超声波焊接能量

3）其它

以下是网络上收集整理的其它各种方法，仅供参考：

合适设定超声波超声时间，避免未压到产品前就超声；降低超声波夹具膨胀率；底部夹具用橡胶衬垫；
底部夹具和产品避免浮动或间隙； 
将上部夹具挖空后，粘贴富硅弹性材料，如硅胶；易损坏的元件添加辅助的衬垫，减小能量直接传递。

深圳市必利超音波自动化机械有限公司成立于2008年，是一家专业研发设计、生产销售为一体的超音波工业设备技术合作企业。源于多年来对超声波技术的沉淀和不断创新，公司已成长为一站式超声波工业应用技术方案服务供应商。可以提供超音波焊接机、超音波电焊机、超音波熔接机、超音波金属焊接机、超音波塑胶焊接机、超音波扭转焊接机、超音波圆周径向焊接机、超音波发生器、超音波换能器、超音波增幅器、超音波切割刀、超音波焊头震台等包括研发、设计、制造和销售在内的一站式解决方案。产品种类涉及塑胶熔接系列，金属熔接系列，切割&密封系列和筛分系列及定制的超声波应用技术方案。

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