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超聲波焊接故障及及解決方法

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在研究超聲波焊接問題的常見原因之前,讓我們先花一點時間來了解超聲波焊接本身。在超聲波焊接中,高頻振動是通過振動工具施加在兩個零件的表面上的。焊接是在零件之間的界面處產生的摩擦熱的結果。超聲波振動是由一系列組件(電源,換能器,變幅桿和焊頭)產生的,這些組件將機械振動傳遞給零件。

超聲波焊接機原理示意圖

超聲波焊接設備

超聲波焊接技術以其快速的焊接速度,高的焊接強度和良好的密封性能而獨樹一幟。這是傳統焊接與粘接工藝的合適替代品。該過程是清潔的,因為它不使用有害的溶劑或膠水,也不會損壞產品。超聲技術在生產過程中容易實施并且故障率低。

01焊接問題

超聲波焊接雖然故障率低,但是在操作過程中難免會出現一些問題,因此了解可能出現的問題就十分必要。

設備故障:超聲波焊接設備或各種焊接組件不適合該應用。工藝參數:所使用的參數不適用于所連接的零件。材料變更:零件中使用的材料的類型,成分或物理/機械特性發生了變化。零件設計:零件幾何形狀的某些細節不適合重復或成功焊接。

02設備故障的解決措施

通過對焊接設備信息的收集和觀察,有利于及時發現設備存在的問題,并且及時安排維修,減少生產上面的損失。

交互式診斷功能

較新的超聲波設備允許用戶執行交互式診斷功能檢查,如果對其進行正確解釋并與其他警告信號(例如噪音)結合使用,可以在引起嚴重問題之前警告用戶令人擔憂的趨勢。電源可以通過高級通信協議獲得“焊接圖結果”和“喇叭掃描”等數據,這些數據可以與設備是新的,最近維修過的或已知能達到標準的設備所獲得的基線數據進行比較。

關注設備聲音

設備故障很少發生因此沒有安裝警報系統,因此需要額外關注焊接操作時產生的噪音的變化或增加。經驗豐富的操作員和維護人員通常會適應這種細微的諧波波動,并應始終將這些變化告知主管。在生產受到不利影響之前,盡早注意設備發出的聲音很可能可以識別并解決問題。

關注焊接圖數據

這可以幫助查明好零件和可疑零件之間的差異。如下圖(僅供參考)所示,焊接圖上顯示的數據包括幅度,電流消耗,功率,頻率和相位。幅度,相位,頻率和電流變化可能表示電源或堆棧出現問題。功率消耗的差異可能表示工藝變化(例如,焊接壓力),零件幾何形狀的變化(公差,尤其是在連接區域中的公差可能已發生變化)或堆棧組件問題(焊頭或轉換器開始失效)。

超聲波焊接工況圖焊接檢測圖

03針對參數問題的解決措施

仔細控制和記錄過程參數是另一個不可忽視的領域。醫療和汽車零部件生產商知道這一點,并遵循嚴格的程序,從而在使用超聲波焊接時獲得很高的成功率。但是,其他產品(例如玩具或一次性產品)的加工商通常存在不嚴謹運行的情況,并且執行的工藝控制要弱得多。在這種情況下,操作員通常會根據零件或生產條件的變化不斷調整設置。

盡管這種方法可以產生令人滿意的生產,但是當過程參數頻繁變化時,發生的任何問題都可能更難以診斷,尤其是遠程診斷。例如,設備問題或零件組成或質量的變化是否提示了最新的參數更改。通常,當這樣的應用需要幫助時,超聲波焊接應用工程師在詢問了有關零件的一些基本問題后,便可以指導客戶找到正確的解決方案。如果可以使用生產零件直接在機器上完成故障排除,則此方法特別有用。

超聲波焊接機故障處理思維導圖

超聲波焊接故障排除調整過程

04材料變化問題的解決措施

與材料相關的問題是生產中經常出現不一致或問題的根源。即使材料略有變化也會對焊接產生巨大影響。如下是部分材料變化出現問題的解決方法。

聚合物變化

出于經濟性原因,加工商通常希望在相似的聚合物之間切換。但是,在進行任何更改之前,最好先咨詢超聲焊接應用專家。如果隨意更改導致零件沒有以前的強度,或者需要更長的焊接時間,則可能是缺少超聲波堆棧輸出。需要檢查堆疊組件,尤其是焊頭和變幅桿,必須確定是否對其中兩個組件進行了改進,才能使應用程序有效地焊接新的聚合物,并使應用程序回到“正?!狈秶?。

再生料含量高

再生的熱塑性塑料雖然能夠多次熔化和重整,但隨后的每次熔化都會使其物理性能發生一定程度的下降。過多的再研磨材料會產生累積效應,從而導致零件無法達到規格要求。在要進行超聲波焊接的零件中使用的再生料不要超過10%。在要求遵守嚴格的測試和驗收標準的特定應用中,應強烈考慮對生產材料進行定期分析,以不斷驗證進入成品零件的材料的質量。

05零件設計的問題的解決措施

如果您要焊接的零件設計不當,那么其他所有正確的東西(設備,材料和工藝)都沒有多大意義。模具磨損通常是由于使用磨料聚合物或填料而造成的,隨著時間的流逝,與早期驗證的零件相比,零件在尺寸和尺寸上會有所不同。結果,主要的連接特征,例如能量導向器或剪切干涉接頭,不再在規格范圍內。零件輪廓可能不再適合工具集中。焊接結果可能變得越來越不一致。解決此問題的方法包括重新加工現有模具或生產新模具。例如超聲波焊頭,要根據焊接的內容不同設計不同的焊頭,否則無法應用在焊接生產中。

超聲波焊接模具超聲波焊頭超聲波焊接工具頭

06總結

通過觀察以上信息,有經驗的操作者就可以集中精力進行故障排除,并確定是否需要采取其他措施或進一步監控。一旦確定了需要關注的區域,用已知的好的零件替換可疑的零件是一種積極地確定需要維修或糾正措施的焊接設備的方法。


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