PPS超声波焊接原理和技巧

PPS（聚苯硫醚）是一种半结晶热塑性塑料，具有陡峭的熔融曲线和较高的熔化温度（285°C，545°F)，其纯料PPS不适合超声波焊接。但在添加玻璃纤维和其它填料后，因PPS混合物刚度大大增加，有助于超声波振动传递，所以可用超声波焊接。在焊接筋设计合理的条件下，玻纤含量40% PPS可以很容易焊接。

焊接筋设计

PPS产品焊接筋设计对焊接强度至关重要。需要从组件装配上考虑零件及焊接筋的设计，以及这些设计对超声波焊接工艺的影响。

对于PPS材料焊接，一般采用剪切缝设计。对于采用三角导能筋或者台阶式焊筋设计，不同型号含有不同成分的PPS有不同的焊接结果。对于含填料份量高的PPS混合物，在熔化时没有足够的流动性，无法流入两侧形成更多粘接区域，因此该类PPS混合物不适合采用三角导能筋或者台阶式焊筋设计。

对于剪切缝，在焊接过程中在连接界面上产生类似“涂抹”的动作，从而使得熔融塑料产生更大的流动性，更容易焊接。试验证明，对于填料含量高的PPS，使用剪切缝的产品拉拔力是采用台阶式焊筋拉拔力的6倍。同时，剪切缝熔融和粘接区域更大，有助于密封。

典型的剪切缝和台阶式焊筋设计见下图1和图2。

在设计选择超声波焊接工艺的产品时，必须考虑到尽量减少非必要的超声波能量损失，记住这一点很重要。超声波沿焊头运动的方向传播振动，能量大小与墙壁截面大小成正比。要振动的部分应该是装配件中位置最上、重量最轻的零件，同时在焊筋上方应设计方便与焊头接触的较大平面。有时，还需要设计特殊的结构将振动能量直接传递到焊缝处，例如在盖子边缘增加凸起的唇边结构。适当的零件组装间隙也是必要的，以避免干涉导致焊筋虚焊。振动路径上的零件应增加倒圆角结构，圆角大小是墙壁壁厚的0.6倍，以避免超声波焊接时零件开裂。对称设计的零件更容易焊接，因为其压力和能量分布均匀。

总而言之，以下是要避免的错误焊缝设计：

装配组件间隙设计太小，存在紧或者干涉配合，阻碍超声波振动有效传递到焊筋处；传递超声振动的零件截面过小/薄，导致在大振幅下产生破裂；焊筋尺寸过大，导致瞬时功率输出过大，可能损伤零件；直接与焊头接触的零件，不是组件中位置最上、重量最轻的零件；内部尖角可能导致零件开裂；内部金属插件会吸收超声振动，降低焊接效率，因此应在超声焊接后组装金属件。