超声波焊结构设计指引

超声波焊接中最关键的部件设计因素是焊接结构，也就是两个配合表面的形式。在设计阶段就应该考虑焊接结构，并将其融入到模具中。有多种焊接结构，每种都有特定的特点和优点。选择哪种焊接结构取决于塑料的类型、部件的形状、焊接的要求、加工和模具的能力、以及外观美观等因素。四种主要的焊接结构是对接结构、阶梯结构、剪切结构和榫槽结构。下面的图示展示了这四种结构的例子。注意超声波焊接导能线的位置，它是一个三角形的凸起，模制在其中一个塑料件的配合表面上。这个凸起限制了初始接触面积，使其非常小。在超声波作用下，这个凸起熔化，使塑料流动到整个焊接区域，将两个部件粘合在一起。

这四种焊接结构都有很多变化。卓信超声波公司可以帮助你确定适合你的焊接应用的焊接结构。

如果你有任何关于超声波焊接结构设计的问题，请联系卓信超声波公司微信号alphome。

对接结构

对接结构加超声波焊接导能线是最常用也最容易模制的一种焊接结构。这种结构的主要特征是在其中一个配合表面上模制一个小的90°或60°的三角形凸起。这个超声波焊接导能线限制了初始接触面积，并将超声波能量集中在三角形的顶点上。

在焊接过程中，集中的超声波能量使得凸起熔化，塑料流动到整个焊接区域，将两个部件粘合在一起。对于容易焊接的非晶态聚合物树脂，如ABS、SAN、丙烯酸和聚苯乙烯，超声波焊接导能线的尺寸取决于要连接的面积。实际考虑表明，超声波焊接导能线的最小高度在.008和.025英寸（.2和.6毫米）之间。

晶态聚合物树脂，如尼龙、热塑性聚酯、醋酸纤维素、聚乙烯、聚丙烯以及聚苯类树脂，如聚碳酸酯和聚砜，更难以焊接。对于这些树脂，一般推荐使用最小高度在.015和.020英寸（.4和.5毫米）且夹角为60度的超声波焊接导能线。90度夹角的超声波焊接导能线高度应该至少是焊接宽度的10%，超声波焊接导能线宽度应该至少是焊接宽度的20%（见下图）。

对于壁厚较大的焊接结构，应该使用两个或更多的超声波焊接导能线，它们高度之和应该等于焊接宽度的10%。为了在焊接聚碳酸酯部件时达到密封效果，建议在部件中设计一个60度夹角的超声波焊接导能线。超声波焊接导能线的宽度应该是壁厚的25%到30%（见上图）。

对于由相同热塑性塑料制成的部件组合，超声波焊接导能线可以设计在任何一半的部件中。但是，在设计由一个部分由共聚物或三元聚合物树脂，如ABS，另一个部分由均聚物树脂，如丙烯酸制成的部件组合时要小心。为了获得最大的强度，超声波焊接导能线应该始终设计在均聚物树脂的部件中。

阶梯结构

阶梯结构加超声波焊接导能线如下图所示。这种结构容易模制，提供了一个强度高、对齐好的焊接结构，且不需要太多的努力。这种结构通常比对接结构更强，因为材料流动到垂直间隙中。阶梯结构提供了良好的剪切和拉伸强度，通常在需要良好外观的情况下推荐使用。当使用晶态材料时，应该使用60度夹角的超声波焊接导能线，而不是90度夹角的超声波焊接导能线。

剪切结构

剪切结构，如右图所示，通常推荐用于在有方角或矩形设计的部件上制作高强度的密封，特别是对于晶态树脂。初始接触面积很小，通常是部件中的一个凹槽或台阶。接触表面先熔化，然后，随着部件相互套合，它们沿着垂直壁继续熔化。两个熔化表面的涂抹动作消除了泄漏和空隙，使这种结构成为最佳的密封结构。

剪切结构需要比其他结构更长的焊接时间，因为有更多的树脂被熔化。另外，焊接后表面会有一定量的毛边。

剪切结构有几个重要的方面需要考虑：

• 上部件应该尽可能浅

• 外壁应该有一个固定夹具支撑

• 设计应该允许有一定的间隙

• 应该加入一个导入（见下图）

榫槽结构

榫槽结构加超声波焊接导能线如下图所示。这种结构主要用于扫描焊接、自定位部件和防止内外毛边。它提供了所有结构中最大的粘合强度。

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