超声波焊接机原理与应用技术资料一．超声波应用原理我们知道正确的波的物理定义是：振动在物体中的传递形成波这样波的形成必须有两个条件：一是振动源，二是传播介质波的分类一般有如下几种：一是根据振动方向和传播方向来分类当振动方向与传播方向垂直时，称为横波当振动方向与传播方向一致时，称为纵波二是根据频率分类，我们知道人耳敏感的听觉范围是20HZ-20000HZ，所以在这个范围之内的波叫做声波低于这个范围的波叫做次声波，超过这个范围的波叫超声波波在物体里传播，主要有以下的参数：一是速度V，二是频率F，三是波长λ三者之间的关系如下：V=F.λ波在同一种物质中传播的速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同另外，还需要考虑的一点就是波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越厉害，这在超声波加工中也属于考虑范围1、 超声波在塑料加工中的应用原理：塑料加工中所用的超声波，现有的几种工作频率有15KHZ，18KHZ，20KHZ，40KHZ其原理是利用纵波的波峰位传递振幅到塑料件的缝隙，在加压的情况下，使两个塑料件或其它件与塑料件接触部位的分子相互撞击产生融化，使接触位塑料熔合，达到加工目的。
2、 超声波焊机的组成部分超声波焊接机主要由如下几个部分组成：发生器、气动部分、程序控制部分，换能器部分发生器主要作用是将工频50HZ的电源利用电子线路转化成高频（例如20KHZ）的高压电波气动部分主要作用是在加工过程中完成加压、保压等压力工作需要程序控制部分控制整部机器的工作流程，做到一致的加工效果换能器部分是将发生器产生的高压电波转换成机械振动，经过传递、放大、达到加工表面3．换能器部分由三部分组成：换能器（TRANSDUCER）；增幅器（又称二级杆、变幅杆，BOOSTER）；焊头（又称焊模，HORN或SONTRODE）① 换能器(TRANSDUCER)：换能器的作用是将电信号转换成机械振动信号将电信号转换成机械振动信号有两种物理效应可以应用A：磁致伸缩效应B：压电效应的反效应磁致伸缩效应在早期的超声波应用中较常使用，其优点是可做的功率容量大；缺点是转化效率低，制作难度大，难于大批量工业生产自从朗之万压电陶瓷换能器的发明，使压电效应反效应的应用得以广泛采纳压电陶瓷换能器具有转换效率高，大批量生产等优点，缺点是制作的功率容量偏小现有的超声波机器一般都采用压电陶瓷换能器。
压电陶瓷换能器是用两个金属的前后负载块将压电陶瓷夹在中间，通过螺杆紧密连接而制成的通常的换能器输出的振幅为10μm左右② 焊头（HORN）：焊头的作用是对于特定的塑料件制作，符合塑料件的形状、加工范围等要求换能器、变幅杆、焊头均设计为所工作的超声频率的半波长，所以它们的尺寸和形状均要经过特别的设计；任何的改动均可能引致频率、加工效果的改变，它们需专业制作耐用根据所采用的材料不同，尺寸也会有所不同适合做超声波的换能器、变幅杆和焊头的材料有：钛合金、铝合金、合金钢等由于超声波是不停地以20KHZ左右高频振动的，所以材料的要求非常高，并不是普通的材料所能承受的 二：超声波工作原理： 热可塑性塑料的超声波加工，是利用工作接面间高频率的摩擦而使分子间急速产生热量，当此热量足够熔化工作时，停止超声波发振，此时工件接面由熔融而固化，完成加工程序通常用于塑料加工的频率有20KHZ和15KHZ，其中20KHZ仍在人类听觉之外，故称为超声波，但15KHZ仍在人类听觉范围只内三：超声波机构原理：将220V，50HZ转变为15KHZ（或20KHZ）之高压电能，利用震动子转换成机械能如此的机械振动，经由传动子，焊头传至加工物，并利用空气压力，产生工作接面之摩擦效果。
振动子和传动子装置在振筒内，外接焊头，利用空压系统和控制回路，在事先设定之条件下升降，以完成操作程序四：组件功用说明：1.延迟时间设定：调整开始发振时间，在限制开关动作后0~9.99秒开始发振2.熔接时间设定：调整熔接时间长短，在延迟时间终了发振0~9.99秒之范围3.硬化时间设定：调整发振终了工作物熔接处冷却定型时间在0~9.99秒之范围4.计数器：工作循环次数记录用，附有归零压扣5.调整及压力表：工作压力之指示及调整压力用6.声波调整：调整振动子系与发振回路之共振匹配，使转换效率达到理想7.振幅表：显示声波空载或负载工作之振幅强弱8.电源开关及灯：电源开关之控制，及指示开路之信号9.选择开关（自动/手动/声波检查）：自动或手动之选择，及作声波空载检视之按纽10.声波出力调整纽：声波出力段数之设定用，1~2段为一般使用，3~4段为强力输出用11.声波过载灯：显示声波过载之不正常，需做声波调整，至过载灯不会显示为止若仍无法解除，请来电洽询）12.频率指示：调试机器时做机器频率显示13焊头：传动振动能量于工作物之上，使之熔接14上升/下降缓冲调整：调整孔位于机台侧面可适当调整，使升降惯性适中。
15下降速度调整：调整合理适当之下降工作速度用16熔接位置视窗：检视正常熔接时焊头压附工作物之状况17.最低点微调螺丝：在熔接熔化块，或外形尺寸需精确时使用可限制汽缸之下降18水平微调螺丝：调整此四支螺丝，可使焊头平均压附在工作物上19输出电缆及插座：联接机体振动子系统与发振箱线路用20控制电缆及插座：联接机体控制单元与发振箱自动控制回路用21接地螺母：电子回路之接地线连接用，漏电时之安全保障22保险丝座：电子线路之过载保护五：机器安装法：1.将发振箱放置于机体附近操作员易于观察及调整之处2.接地：将地线一端接地，另一端接于发振箱后面之接地旋钮3.发振箱与机体联接：将机体之输出电缆插头及控制电缆插头接于发振箱插座及机体插座上4.接空压源：将高压气压管引清净干燥之空压源与熔接机体上空气滤清器入口接头以管束结合锁紧5.接电源：发振箱后面之电源线及插头，请接上AC220V，∮60/50HZ电源六：各部调整及熔接前准备工作：1.装焊头：（1）先将换能器（CONE）及焊头（HORN）以及焊头螺丝，以酒精或汽油擦洗干净，再将焊头螺丝及换能器，焊头结合面抹上一层薄薄的黄油脂再将焊头螺丝锁于焊头上注意：换能器，焊头之结合面若有损伤时，振动之传达效率会递减，应谨保养。
2）再紧固4支焊头水平调整螺丝，将换能器固定在其旋转范围之中间位置处3）把焊头用手旋入换能器到不能回转为止4）以焊头锁紧扳手焊头旋紧（约300Kg/cm之扭力），此时特别注意不让换能器旋转，以防止转梢扭断若发现旋转则4支焊头水平调整螺丝要再紧固些） 2.焊头调整：（1）调整准备：①打开气压源，并调整压力至2kg/C㎡②打开发振箱上之总电源开关，此时电源指示灯亮2）焊头方向调整：①放松4支水平调整螺丝，将焊头之方位与工作物对正，再按机体升降开关使焊头压附工作物3）焊头水平调整：轻拍焊头四周，使焊头与工作物吻合状况后，平均固定4支水平调整螺丝4）焊头高低位置调整：①若工作物之熔接对于高低需准备时，调整最低点微调螺丝顶于升降筒在熔接后最适当位置5）熔接准备：①依工作物之状况，设定出力段数于适当位置应从低段数试起以维寿命）再按声波检查开关，并转声波调整螺丝，使振幅表之指示在最低刻度为止注意：按声波检查开关，应按下三秒停止一秒间歇方式，以维护振动子寿命七：熔接操作：熔接延迟时间及硬化时间设定方法一．面板按键说明： 7 1 2 3 4 5 6 1．手动/自动：手动自动转换。
2.声波检测：测试声波是否正常3. 1.00S：时间增加1秒 4．0.10S：时间增加0.1秒 ５.0.01S:时间增加0.01秒 6. 设定：设定延迟时间/熔接时间和硬化时间7．时间显示：显示全部时间时为自动待机状态，数字全部显示为“0”时机器处于手动状态，数字为单组时间显示另两组不显示时为设定状态每三个数字（8.88）为一组时间，共三组时间） 二．时间设定方法：1．按“设定”钮，延迟时间与熔接时间变暗不显示，硬化时间处于设定状态此时可通过时间设定键增加相应的时间（例：按1.00S键及增加1秒，依次类推按0.10S及增加0.1秒，按0.01S增加0.01秒）时间为循环式设定，及相应的时间到“9”以后在增加时间及又从“0”开始例：时间显示为9.99时，按1.00S键后时间即变为0.992.延迟时间和硬化时间与熔接时间调整方法相同按设定键一次为硬化时间设定，再按一次为熔接时间设定，再按一次为延迟时间设定再按一次及回到工作状态三组时间中单一显示的一组时间及为正在设定的时间 ）3.完成上述之各部调整及熔接前准备后，按手动/自动按钮，使机器处与自动状态。
三组时间均显示为正常的预设时间）4.熔接按钮试熔接，熔接机即可自动熔接工作一次5.视察熔接工作状况及熔接后工作物形态，再调整焊头，并重新设定工作条件，再试熔，重复调整至工作物理想熔接条件延迟时间、硬化时间之设定，从较长时间递减设定至理想条件，声波出力及熔接时间之设定，则需由小而大渐增方式设定，以维护振动子之寿命4.设定至理想熔接条件后即可从事作业生产，生产前，首先将计数器归零，及做声波检查，并清除工作机上不必要之物品，再行作业八：熔接动作说明：1.焊头下降：在发振箱导入电源及气压源接通后，按下熔接按钮（WELD），焊头即下降2.延迟时间：焊头下降至限制开关动作之同时，延迟时间计时器即开始计时3.熔接时间：延迟时间计时终了之同时，熔接时间计时器即开始计时，振动子同时发振熔接4.硬化时间：熔接时间计时终了之同时，硬化时间计时器即开始计时5.焊头上升：硬化时间计时终了，焊头随之上升，计数器即累计一次，完成一次循环动作九：注意事项： 1.本机请勿置于潮湿或多尘及过热之场所，机器上方勿放置流体物，平时注意整洁，随时擦拭，但不可使用液体清洗2.人体请勿重压于发振之焊头，以免灼伤，自动操作中遇危险请按紧急按钮（EMERGENCY STOP）。
3.非本公司设计之焊头请勿使用在本机台上4.声波检查在无负荷时，振幅表勿超过1A，超过1A时请调整声波调整螺丝，若经调整仍不能降至1A以下，则可能焊头或机台有异常，请联络本公司处理5.按声波检查开关以间歇方式按下，勿连续按超过三秒以维护振动子寿命6.在操作时（有负荷状态），振动表勿超过红色区（在标准型熔接机时）若指示超过时，以降低压力，减少出力段数，及调整声波调整之，若经过调整，仍不能降下时，请联络本公司处理7.本机之振动子及发振机内有高压线路，除了外部作业之调整外，使用客户请勿做机内之修护8.焊头本身是依熔接物来决定，且必须配合振动系统之共振，所以焊头应使用本公司设计制造之产品，以免损害振动系统9.空压源注意清洁，本机之空气滤清器（AIR FILTER）内若有滞留1/2的水请随时排除，如水分过多时则须时常清理空压机之水分10.接地线需接地，且不可接于供电源之地线上，以防止高压漏电11.振动子及换能器不可做超过360°之旋转，以免扭断高压线十：熔接机保养与维护：1.焊头、底模及工作物常保持清洁2.定期检查电缆接头是否松动3.定期清洗空气滤清器，应使用清洁剂或水，不可使用挥发性之溶剂4.机械定期擦拭，但不可使用液体清洗，发振箱上方勿重压或放置流体物。
5.工作场所保持空气畅通，周围温度不可过高40℃以下）6.搬运机器时，发振箱应与机体分离（拆开电缆插座），搬运须小心，勿受撞击7.长时间不使用时，请将本机外观擦拭，上油保养，置于干燥通风场所8.每月应打开控制箱上盖，用干净不带水分空气枪，清除箱内粉尘，以保持零件散热通风之良好 十一：不良动作之对策： 状况原因对策按下熔接按钮，焊头随即下降碰到加工物未发振即上升①下降冲程未到熔接位置②极限开关不良①转升降手轮使熔接位置视窗线对正在升降筒熔接位置②调整其动作位置或换修操作中过负载灯亮①焊头松动②调波不当③焊头破裂①锁紧焊头②重新调整声波按下熔接按钮焊头随之下降，但熔接后不上升①气压不够②控制电路不良①调整空气压力②换修时控板电源指示灯不亮，发振箱风扇转弱，不能发振或焊接强度转弱①电源电压不足②电路短路保险丝熔断③电源插座接触不良①改换较稳定之电源②换保险丝空气压力、电源、焊头均正常但无法操作①紧急上升按钮接触不良②控制电路不良①检查或换修焊头上升或下降冲击太大①缓冲调整不合适②缓冲调整锁死③下降速度设定太高①重新调整缓冲②检查并做调整③调整下降速度调整钮熔接过熔①过熔后工作物之外型尺寸不一。
②工作物外表损伤太多①调整最低点微调螺丝②换装合适振幅之焊头③熔接时间太长欲缩短打开电源总开关，保险丝即熔断①发振箱本体故障 十二：熔接状况处理：现象原因解决办法熔接过度输入工作的能量过多1.降低使用压力2.减少熔接时间3.降低振幅段数4.减缓焊头之下降速度熔接不足输入工作的能量太少1.增加使用压力2.加长熔接时间3.增加振幅段数4.使用较大功率之机型5.冶具消耗能量、更换冶具 熔接不均工件扭曲变形1.检视工件尺寸是否差异2.检视操作条件是否造成工作物变形3.调整缓冲速度或压力焊头、底座、工件之接触面不平贴1.守能点重新设计，使高度均一2.调整水平螺丝3.检视造作条件是否确实4.检视工件尺寸之形状尺寸侧面弯曲工件加肋骨修改冶具，避免工件向外弯曲底座支撑不确实1.在必要处，改善支撑点2.底座重新设计3.换成硬质底座4.若大面积之电木板发生倾斜则需补强工件误差太大缩紧工件之公差重新修改工件尺寸检视操作条件（压力、延迟计时、熔接计时、固化计时等） 现象原因解决办法 熔接不均工件对准性不当1.检视熔接时，工件是否偏移2.检视组合时，工件是否对准。
3.检视焊头、工件、冶具之平行度接合面缺乏紧密接触1.检视工件尺寸2.检视工件之公差3.检视接合面之顶针位置4.检视工件组合之对准性5.检视工件是否凹陷焊头接触不均1.检视工件与焊头之贴合度2.检视冶具的支撑是否适当脱模剂1.用FreonTF清除接合面2.如果脱模剂不可避免，请使用可印式或可漆式之等级填加物1.检讨工件条件2.降低填加物之比例 熔接结果不一致 脱模剂1.用FreonTF清洁接合面2.如果脱模剂不可避免，请使用可印式或可漆式之等级工件之公差太大 1.缩紧工件之公差2.检视工件之尺寸3.检查操作条件射出模与模间之变化1.采取某一特定射出模之工件熔接统计是否改善2.检视工件之公差及尺寸3.检视模具是否磨损4.检查操作条件使用次料或次级塑膜1.与射出厂检查料质2.检讨操作条件3.降低次料比例4.改进次料品质电源电压发生变化使用电源稳压器气源压力降落1.提升气源输出压力2.装置加压筒 现象原因解决办法 熔接结果不一致填加物比例太高1.降低填加物2.检查操作条件3.变更填加物种类，亦即将短线锥改成长线锥填加物分布不均1.检查操作条件2.检查模具设计材料品质较差检查操作条件工件贴合度不佳1.检视工件尺寸。
2.检视工件公差3.检查操作条件使用熔合性不良之材质参考塑膜熔合性表与原料供应商检查使用次料1.与射出厂检查材料2.检查操作条件 表面伤害焊头温度升高1.检查焊头螺丝是否松动2.检查焊头工具是否松动3.减短熔接时间4.使焊头散热冷却5.检视焊头与传动子之接面6.检视焊头是否断裂7.如果焊头是钛材，换为铝料8.如果焊头是铜材，则降低放大倍数工件局部碰伤1.检视工件尺寸2.检视工件与焊头之贴合度工件与冶具贴合不当1.检视支撑是否适当2.重新设计冶具3.检视模与模门工件之变化表面伤害氧化铝（来自焊头）1.焊头作硬铬处理2.使用防热塑膜模（袋） 现象原因解决办法 表面伤害焊头与工件贴合不当检视工件尺寸重做新焊头检视模与模间工件之变化现象原因熔接时间过长1.增加压力或振幅，以减少熔接时间2.调整缓冲压力焊头、工件、底座之接触面贴合度差1.检视焊头工件与底座之平行度2.检视焊头与工件之贴合度3.检视工件与底座之贴合度4.在必要的地方，垫平底座工件变形的影响太大减少变形的影响量熔接时间太长减少熔接时间接合面之尺寸不均匀1.重新设计接合面2.检查操作条件工件太紧1.放松工件贴合度。
2.放松工件之公差 熔接后工件不能对准工件组合时没有对准1.两片工件间增加固桩2.如果可能，设计冶具以导正底座支撑不当1.重新设计适当的支撑冶具在必要的地方垫高底座2.如果电木板倾斜，加添硬质支架侧壁弯曲1.工件侧壁增加肋骨2.如果电木板倾斜，加添硬质支架工件公差太大1.缩紧工件公差2.检查操作条件熔接时，内部零件受损振幅太大降低振幅 现象原因解决办法熔接时，内部零件受损熔接时间过长1.增加振幅或压力，以减少熔接时间受损2.调整缓冲速度与延迟时间工件吸收过多能量1.降低振幅2.降低压力3.减少熔接时间4.使用能量控制器零件组合不当，亦即太接近接合面1.确定内部零件适当组合2.移动内部零件，避开能量集中区或变更压着处3.设计冶具抵消局部能量工件接合面以外熔化或破裂内角过锐将锐角改钝振幅过大降低振幅熔接时间过长1.增加振幅2.增加压力3.调整缓冲速度与延迟时间内应力1.检查射出条件2.检查工件设计操作条件不当检查操作条件工件表面中心熔损振幅过大降低振幅 熔接时间过长增加振幅或压力，以减少熔接时间 料口位置1.检查改变进料口2.改变料口形状3.检查操作条件4.工件加强肋骨设计。
5.在料口下方增加工件材料厚度 焊头形状及配合1.变更焊头2.检查焊头与工件之贴合度3.使用截面向下倾斜之焊头内部零件熔合内部零件与外壳材质相同1.改变内部零件之材质2.内部零件涂抹防焊油 十三. 一般故障原因与排除：原因对策一． 按下焊接按钮机器不动作1. 焊接机开关没有打开2. 焊接机电源没有打开3. 焊接机气源不正常4. 焊接机行程开关没有到位5. 电磁阀坏6. 焊接机信号线接触不好① 打开焊接机开关② 打开焊接机电源③ 检查和调整气源④ 调整行程开关⑤ 更换电磁阀⑥ 检查线路连接二．焊接机下来不上去★★★1. 焊接机手动自动开关在手动位置2. 时间数码开关接触不良3. 气压过低4. 控制板故障① 把开关打到自动位置② 检查时间数码开关③ 调整气压④ 检修控制电路三．机器常振1．熔接时间接触不良2．发振板及光电偶故障3．时控板故障①拨动熔接时间开关及更换②更换光电偶及检修发振板③检修时控板四．空载电流过大、过载（1A以上）★★★1. 焊头没锁紧2. 音波调整不良。
3. 模具不匹配或模具裂掉4. 若不带焊头，电流大，此换能器有裂纹5. 功率管特性有变异或烧毁6. 功率放大电路部分有故障① 锁紧焊头② 按动音波检查按钮，调整音波调整螺丝，使电流指示为最小请参考其他相关内容）③ 更换模具④ 更换相关零件⑤ 检修功率管⑥ 检修功率放大电路五． 焊接时电流偏大、过载（7A以上）1．气压偏高2．输出档位过大，冲击电流大3．缓冲过小4．触发压力高，延迟时间长①降低气压②降低档位③加大缓冲④减少延迟时间 六．不焊接，不发振（电源正常）★★★★★1. 晶体板（管）坏2. 发振板坏3. 焊接过载保护4. 输出保险丝断5. 档位开关0位或者接触不好6. 输出线路未接好① 更换晶体板（管）附：晶体板（管）检修方法② 更换发振板③ 调整音波和档位及压力④ 更换保险丝⑤ 调整档位开关⑥ 接好输出线路 十四. 塑料熔接不同材质可配表 丙烯晴双烯苯乙烯ABS缩醛树脂（塑钢） 压克力 纤维素 ABS和P.C合成物 压克力和PVC合金 聚亚苯氧化物 尼龙 聚碳酸脂PC 聚乙烯PE 聚丙烯PP 聚苯乙烯PS 聚讽 聚氯乙烯 苯乙烯丙烯晴 聚脂树脂 聚 丙 烯 晴. 奥 龙 ABS ★ ★ ★ ACETAL ★ ACRYLICS ★ ★ CELLULOSICS ★ CYCOLOY-800 ★ ★ CYCOVIN ★ KYDEX ★ NOROY ★ ★ NYLON ★ PC ★ ★ PE ★ PP ★ PC ★ ★ POLYSULFONE ★ PVC ★ SAN ★ POLYESTER ★ XT-POL YMER ★ ★ 熔接良好 可以结合 不宜熔接 十五. 塑料件材料对超声波焊接的影响超声波在塑料件中传播，塑料件或多或少对超声波能量有吸收和衰减，从而对超声加工效果产生一定的影响，塑料一般有非晶体材料之分，按硬度有硬胶和软胶之分，还有模数的区分，通俗地来说，硬度高，低熔点的塑料超声加工性能优于硬度低、高熔点的塑料。
1、塑料件的加工条件对超声焊接的影响塑料件经过注塑、挤压或吹塑等的不同加工形式以及不同的加工条件都会形成对超声焊接产生一定影响的因素A：湿度缺陷：湿度缺陷一般在制作有条纹或疏松的塑料件过程中形成，湿度缺陷在焊接中衰减有用能量，使密封位渗水，加长焊接时间，所以湿度高的塑料件在焊接前要作烘干处理如聚甲醛等B：注塑过程的影响：注塑过程参数的调整会引致如下缺陷：① 尺寸变化(收缩、弯曲变形)② 重量变化③ 表面损伤④ 统一性不佳C：保存期：塑料件注塑加工出来后，一般最少放置24小时后，再进行焊接，以消除塑料件本身应力、变形等因素无定形塑料通过注塑出来的塑料件可不按此要求D：再生塑料再生塑料的强度比较差，对超声波焊接适应性也较差，所以如用再生塑料，各种设计尺寸均要酌情加以考虑E：脱模剂和杂质脱模剂和杂质对超声波焊接有一定的影响虽然超声波加工时可将加工表面的溶剂、杂质等震开，但对于要求密封、或在高强度的情况下，应尽可能去除在有些情况下，先清洗塑料件是必要的十六、塑料件的设计现代注塑方式能有效提供比较完美的焊接用塑胶件当我们决定用超声波焊接技术完成熔合时，塑料件的结构设计必须首先考虑如下几点：① 焊缝的大小(即要考虑所需强度)② 是否需要水密、气密③ 是否需要完美的外观④ 避免塑料熔化或合成物的溢出⑤ 是否适合焊头加工要求焊接质量可以通过下面几点的控制来获得：① 材质② 塑料件的结构③ 焊接线的位置和设计④ 焊接面的大小⑤ 上下表面的位置和松紧度⑥ 焊头与塑料件的接触面⑦ 顺畅的焊接路径⑧ 底模的支持 为了获得完美的、可重复的熔焊方式，必须遵循三个主要设计方向：① 最初接触的两个表面必须小，以便将所需能量集中，并尽量减少所需要的总能量(即接时间)来完成熔接。
② 找到适合的固定和对齐的方法，如；塑料件的接插孔、台阶或企口之类③ 围绕着连接界面的焊接面必须是统一而且相互紧密接触的如果可能的话，接触面尽量在同一个平面上，这样可使能量转换时保持一致 下面就对塑料件设计中的要点进行分类举例说明：1整体塑料件的设计1.1塑料件的结构塑料件必须有一定的刚性及足够的壁厚太薄的壁厚有一定的危险性，超声波焊接时是需要加压的，一般气压为2-6Kg f/cm2所以塑料件必须保证在加压情况下基本不变形1.2罐状或箱形塑料等，在其接触焊头的表面会引起共振而形成一些集中的能量聚焦点，从而产生烧伤、穿孔的情况（如图1所示），在设计时可以在罐状顶部做如下考虑： 图1 带尖角 图2 带圆弧过渡 1、加厚塑料件 2、增加加强筋 3、焊头中间位置避空 1.3尖角如果一个注塑出来的零件出现应力非常集中的情况，比如尖角位，在超声波的作用下会产生折裂、融化这种情况可考虑在尖角位加R角如图2所示1.4塑料悠扬的附属物注塑件内部或外部表面附带的突出或细小件会因超声波振动产生影响而断裂或脱落，例如固定梢等（如图3所示）。
通过以下设计可尽可能减小或消除这种问题：① 在附属物与主体相交的地方加一个大的R角，或加加强筋② 增加附属物的厚度或直径 图3 图4 1.5塑料件的孔和间隙如被焊头接触的零件有孔或其它开口，则在超声波传递过程中会产生干扰和衰减如图4所示）根据村料类型（尤其是半晶体材料）和孔的大小，在开口的下端会直接出现少量焊接或完全熔不到的情况，因此要尽量预以避免1.6塑料件中薄而弯曲的传递结构被焊头接触的塑料件的形状中，如果有薄而弯曲的结构，而且需要用来传递超声波能量的时候，特别对于半晶体材料，超声波震动很难传递到加工面（如图5所示）对这种设计应尽量避免图51.7 近距离和远距离焊接近距离焊接指被焊接位距离焊头接触位在6mm以内，远距离焊接则大于6mm超声波焊接中的能量在塑料件传递时会被衰减，尤以半晶体材料为甚在非晶体塑料中，由于分子的无序排列，振动基本不衰减地传递衰减在低硬度塑料里也较厉害因引，设计时，要特别注意到要让足够的能量伟到加工区域远距离焊接，对于硬胶（如PS、ABS、AS、PMMA）等比较适合，一些半晶体塑料（如POM、PETP、PBTB、PA）通过合适的形状设计也可用于远距离焊接。
1.8塑料件焊头接触面的设计注塑件可以设计成任何形状，但是超声波焊头并不能随意制作形状、长短均可能影响焊头频率、振幅等参数焊头的设计需要有一个基准面，即按照其工件频率决定的基准频率面基准频率面一般占到焊头表面的70%以上的面积，所以，注塑件表面的突起等形状最好小于整个塑料而后30%平滑、圆弧过渡的塑料件表面，则此标准可以适当放宽且突出位尽量位于塑料件的中部或对称设计塑料件焊头接触面至少大于熔接面，且尽量对正焊接位过小的焊头接触面（如图6所示），会引起较大的损伤和变形，以及不理想的熔接效果在焊头表面有损伤纹，或其形状与塑料件配合有少许差异的情况下，焊接进，会在塑料件表面留下伤痕避免方法是：在焊头与塑料件表面之间垫薄膜（例如PE膜等） 图6 2焊接线的设计焊接线是超声波直接作用熔化的部分，其基本的两种设计方式：① 能量导向② 剪切设计所有其它的变化都可归类于这两种类型或混和类型2.1能量导向能量导向是一种典型的在将被焊接的一个面注塑出突起三角形柱能量导向的基本功能是：集中能量，使其快速软化和熔化接触面能量导向允许快速焊接，同时获得最大的力度在这种导向中，其材料在部分流向接触面。
能量导向是非晶态材料中最常用的方法能量导向柱的大小和位置取决于如下几点：① 材料② 塑料件结构③ 使用要求图7所示为能量导向柱的典型尺寸当使用较易焊接的材料，如聚苯乙稀等硬度高、熔点低的材料时，建议高度最低为0.25mm当材料为半晶体材料或高温混合脂时（如聚乙碳），则高度至少要为0.5mm当用能量导向来焊接半晶体树脂时（如乙缩荃、尼龙），最大的连接力主要从能量导向柱的底盘宽度来获得 图7没有规则说明能量导向应做在塑料件哪一面，特殊情况要通过实验来确定当两个塑料件村质、强度不同时，能量导向一般设置在熔点高和强度低的一面根据塑料件要求（例如水密、气密性、强度等），能量导向设计可以组合、分段设计例如：只是需要一定的强度的情况下，分段能量导向经常采用（例如电池等）如图8所示图82.2能量导向设计中对位方式的设计上下塑料件在焊接过程中都要保证对位准确，限位高度一般不低于1mm，上下塑料平行松动位必须很小，一般小于0.05mm基本的能量导向可合并为连接设计，而不是简单的对接，包括对位方式采用能量导向的不同连接设计后例子包括以下几种：插销定位：图9所示为基本的插销定位方式，插销定位中应保证插销件的强度，防止超声波震断。
图9台阶定位：图10所示为基本的台阶定位方式，如h大于焊线的高度 ，则会在塑料件外部形成一条装饰线，一般装饰线的大小为0.25mm左右，创出更吸引人的外观，而两个零件之间的差异就不易发现图11所示台阶定位，则可能产生外溢料图12所示台阶定位，则可能产生内溢料图13所示台阶定位为双面定位，可防止内外溢料 企口定位：如图14所示（见上页），采用这种设计的好处是防止内外溢料，并提供校准，材料容易有加强密封性的获得但这种方法要求保证凸出零件的斜位缝隙，因此使零件更难于注塑，同时，减小了焊接面，强度不如直接完全对接底模定位：如图15所示，采用这种设计，塑料件的设计变得简单，但对底模要求高通常会引致塑料件的平行移位，同时底模固定太紧会影响生产效率 图15 图16焊头加底模定位：如图16所示，采用这种设计一般用于特殊情况，并不实用及常用其它情况：A：如图17所示，为大型塑料件可用的一种方式，应注意的是下支撑模具必须支撑住凸缘，上塑料件凸缘必须接触焊头，上塑料件的上表面离凸缘不能太远，如必要情况下，可采用多焊头结构。
B：如连接中采用能量导向，且将两个焊面注成磨砂表面，可增加摩擦和控制熔化，改善整个焊接的质量和力度通常磨砂深度是0.07mm-0.15mm 图17 图18 图19 C：在焊接不易熔接的树脂或不规则形状时，为了获得密封效果，则有必要插入一个密封圈如图18所示需要注意的是密封圈只压在焊接末端图19所示为薄壁零件的焊接，比如热成形的硬纸板（带塑料涂层），与一个塑料盖的焊接2.3剪切式设计在半晶体塑料（如尼龙、乙缩醛、聚丙烯、聚乙烯和热塑聚脂）的熔接中，采用能量导向的连接设计也许达不到理想的效果这是因为半晶体的树脂会很快从固态转变成融化状态，或者说从融化状态转化为固态，而且是经过一个相对狭窄的温度范围，从能量导向柱流出的融化物在还没与相接界面融合时，又将很快再固化因此，在这种情况下，只要几何原理允许，我们推荐使用剪切连接的结构采用剪切连接的设计，首先是熔化小的和最初接触的区域来完成焊接，然后当零件嵌入到一起时，继续沿着其垂直壁，用受控的接触面来融化如图20所示，这样，可获得强劲结构或很好的密封效果，因为界面的熔化区域不会让周围的空气进来。
由于此原因，剪切连接尤其对半晶体树脂非常有用 图20 图21 剪切连接的熔接深度是可以调节的，深度不同所获得的强度不同，熔接深度一般建议为0.8-1.5mm当塑料件壁厚较厚及强度要求高时，熔接深度建议为1.25x壁厚图21所示为几种基本的剪切式结构：剪切连接要求一个塑料壁面有足够强度能支持及防止焊接中的偏差有需要时，底模的支撑高于焊接位，提供辅助的支撑下表所示为零件大小尺寸和接触面、零件误差的大概尺寸：零件最大尺寸接触面尺寸零件尺寸允许误差＜18mm0.2mm-0.3mm±0.025mm18mm-35mm0.3mm-0.4mm±0.05mm＞35mm0.4mm-0.6mm±0.075mm 当零件尺寸大于90mm时，或零件有不规则的形状时，建议不采用剪切连接这是因为注塑时很难控制误差及变形使其保持一致如果是上述情况，建议采用能量导向的形式图22所示为双面剪切式设计图23所示为扣式焊线设计，用于高强度，但上下塑料件不接触的情况下在特殊情况下，可用于增加密封圈的情况 图22 图23 焊头设计本公司有专业工程师为顾客设计各类型超声波焊头，提供专业技术指导及维修服务，以及解决一切熔接难题。
同时，更骋有专业设计师为阁下设计特定之自动化超声波熔接机，以应顾客不同之生产需求设计工件熔接线图解超声波塑料焊接机 工业冷水机 超声波发生器 清洗机 超声波 超声波换能器 超声波清洗机 超声波塑焊机 超声波细胞粉碎机 彩色超声诊断仪 。