在研究超聲波焊接問(wèn)題的常見(jiàn)原因之前，讓我們先花一點(diǎn)時(shí)間來(lái)了解超聲波焊接本身。在超聲波焊接中，高頻振動(dòng)是通過(guò)振動(dòng)工具施加在兩個(gè)零件的表面上的。焊接是在零件之間的界面處產(chǎn)生的摩擦熱的結(jié)果。超聲波振動(dòng)是由一系列組件（電源，換能器，變幅桿和焊頭）產(chǎn)生的，這些組件將機(jī)械振動(dòng)傳遞給零件。
超聲波焊接技術(shù)以其快速的焊接速度，高的焊接強(qiáng)度和良好的密封性能而獨(dú)樹(shù)一幟。這是傳統(tǒng)焊接與粘接工藝的合適替代品。該過(guò)程是清潔的，因?yàn)樗皇褂糜泻Φ娜軇┗蚰z水，也不會(huì)損壞產(chǎn)品。超聲技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中容易實(shí)施并且故障率低。
焊接問(wèn)題 #
超聲波焊接雖然故障率低，但是在操作過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，因此了解可能出現(xiàn)的問(wèn)題就十分必要。
- 設(shè)備故障：超聲波焊接設(shè)備或各種焊接組件不適合該應(yīng)用。
- 工藝參數(shù)：所使用的參數(shù)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(jī)械特性發(fā)生了變化。
- 零件設(shè)計(jì)：零件幾何形狀的某些細(xì)節(jié)不適合重復(fù)或成功焊接。
設(shè)備故障解決措施 #
通過(guò)對(duì)焊接設(shè)備信息的收集和觀察，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問(wèn)題，并且及時(shí)安排維修，減少生產(chǎn)上面的損失。
交互式診斷功能 #
較新的超聲設(shè)備允許用戶執(zhí)行交互式診斷功能檢查，如果對(duì)其進(jìn)行正確解釋并與其他警告信號(hào)（例如噪音）結(jié)合使用，可以在引起嚴(yán)重問(wèn)題之前警告用戶令人擔(dān)憂的趨勢(shì)。電源可以通過(guò)高級(jí)通信協(xié)議獲得“焊接圖結(jié)果”和“喇叭掃描”等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以與設(shè)備是新的，最近維修過(guò)的或已知能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備所獲得的基線數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
關(guān)注設(shè)備聲音 #
設(shè)備故障很少發(fā)生因此沒(méi)有安裝警報(bào)系統(tǒng)，因此需要額外關(guān)注焊接操作時(shí)產(chǎn)生的噪音的變化或增加。經(jīng)驗(yàn)豐富的操作員和維護(hù)人員通常會(huì)適應(yīng)這種細(xì)微的諧波波動(dòng)，并應(yīng)始終將這些變化告知主管。在生產(chǎn)受到不利影響之前，盡早注意設(shè)備發(fā)出的聲音很可能可以識(shí)別并解決問(wèn)題。
關(guān)注焊接圖數(shù)據(jù) #
這可以幫助查明好零件和可疑零件之間的差異。如圖3所示，焊接圖上顯示的數(shù)據(jù)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(xiàn)問(wèn)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(qū)域中的公差可能已發(fā)生變化）或煙囪組件問(wèn)題（焊頭或轉(zhuǎn)換器開(kāi)始失效）。
針對(duì)參數(shù)故障的措施 #
仔細(xì)控制和記錄過(guò)程參數(shù)是另一個(gè)不可忽視的領(lǐng)域。醫(yī)療和汽車零部件生產(chǎn)商知道這一點(diǎn)，并遵循嚴(yán)格的程序，從而在使用超聲波焊接時(shí)獲得很高的成功率。但是，其他產(chǎn)品（例如玩具或一次性產(chǎn)品）的加工商通常存在不嚴(yán)謹(jǐn)運(yùn)行的情況，并且執(zhí)行的工藝控制要弱得多。在這種情況下，操作員通常會(huì)根據(jù)零件或生產(chǎn)條件的變化不斷調(diào)整設(shè)置。
盡管這種方法可以產(chǎn)生令人滿意的生產(chǎn)，但是當(dāng)過(guò)程參數(shù)頻繁變化時(shí)，發(fā)生的任何問(wèn)題都可能更難以診斷，尤其是遠(yuǎn)程診斷。例如，設(shè)備問(wèn)題或零件組成或質(zhì)量的變化是否提示了最新的參數(shù)更改。通常，當(dāng)這樣的應(yīng)用需要幫助時(shí)，超聲波焊接應(yīng)用工程師在詢問(wèn)了有關(guān)零件的一些基本問(wèn)題（材料，接頭設(shè)計(jì)，測(cè)試要求和當(dāng)前的機(jī)器設(shè)置）后，便可以指導(dǎo)客戶找到正確的解決方案。如果可以使用生產(chǎn)零件直接在機(jī)器上完成故障排除，則此方法特別有用。
材料變化故障的措施 #
與材料相關(guān)的問(wèn)題是生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)不一致或問(wèn)題的根源。即使材料略有變化也會(huì)對(duì)焊接產(chǎn)生巨大影響。如下是部分材料變化出現(xiàn)問(wèn)題的解決方法。
聚合物變化 #
出于經(jīng)濟(jì)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(jìn)行任何更改之前，最好先咨詢超聲焊接應(yīng)用專家。如果隨意更改導(dǎo)致零件沒(méi)有以前的強(qiáng)度，或者需要更長(zhǎng)的焊接時(shí)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(duì)其中兩個(gè)組件進(jìn)行了改進(jìn)，才能使應(yīng)用程序有效地焊接新的聚合物，并使應(yīng)用程序回到“正常”范圍。
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(huì)使其物理性能發(fā)生一定程度的下降。過(guò)多的再研磨材料會(huì)產(chǎn)生累積效應(yīng)，從而導(dǎo)致零件無(wú)法達(dá)到規(guī)格要求。在要進(jìn)行超聲波焊接的零件中使用的再生料不要超過(guò)10％。在要求遵守嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的特定應(yīng)用中，應(yīng)強(qiáng)烈考慮對(duì)生產(chǎn)材料進(jìn)行定期分析，以不斷驗(yàn)證進(jìn)入成品零件的材料的質(zhì)量。
針對(duì)零件設(shè)計(jì)的問(wèn)題 #
如果您要焊接的零件設(shè)計(jì)不當(dāng)，那么其他所有正確的東西（設(shè)備，材料和工藝）都沒(méi)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(shí)間的流逝，與早期驗(yàn)證的零件相比，零件在尺寸和尺寸上會(huì)有所不同。結(jié)果，主要的連接特征，例如能量導(dǎo)向器或剪切干涉接頭，不再在規(guī)格范圍內(nèi)。零件輪廓可能不再適合工具集中。焊接結(jié)果可能變得越來(lái)越不一致。解決此問(wèn)題的方法包括重新加工現(xiàn)有模具或生產(chǎn)新模具。
總結(jié) #
通過(guò)觀察以上信息，有經(jīng)驗(yàn)的操作者就可以集中精力進(jìn)行故障排除，并確定是否需要采取其他措施或進(jìn)一步監(jiān)控。一旦確定了需要關(guān)注的區(qū)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(shè)備的方法。