[發明專利]一種氣密性優異的超聲熔接結構及焊接裝置、焊接方法

有效

• 申請號: 202110100229.2
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112428586B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 詹凱;梁瑤;潘友華;黃微維;李泊聞;陳秀秀
• 申請（專利權）人: 中聚科技股份有限公司
• 主分類號: B29C65/08
• 分類號: B29C65/08;B29C65/78
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為

一種氣密性優異的超聲熔接結構，包括剪切熔接部（30）和下刮料壓接部(40)，所述剪切熔接部（30）通過剪切凸緣（12）和導能凸緣（22）沿壓合方向相對振動剪切熔融固結而成，所述下刮料壓接部(40)通過導能凸緣（22）被剪切使得剪切熔料進入榫槽，從而使得榫頭底面（13）、榫槽底面和熔融料壓合固結而成；榫頭底面(13)和榫槽底面(23)為壓接端面，所述壓接端面的表面樹脂在壓合前或固化前獲得大于等于表面樹脂的玻璃轉化溫度（Tg）。所述氣密性優異的超聲熔接結構、焊接裝置及焊接方法，突破了超聲波近域焊接6mm極限地在超聲波振動形成的剪切熔接部下方位置又形成一下刮料壓接部，大大增強了焊接強度。

技術領域

本發明涉及塑料件焊接的技術領域，具體涉及一種氣密性優異的超聲熔接結構及焊接裝置、焊接方法。

背景技術

超聲焊接裝置通過超聲焊頭將兩個塑件的重疊部分壓在砧座上，同時施加超聲振動和壓力將兩塑件連接。超聲裝置將振動頭的高頻機械振動被傳遞到與焊頭直接接觸的焊件的焊面。兩個焊面之間的分子在振動幅度約為0.02mm的高頻機械振動的作用下,發生劇烈摩擦, 由此產生的瞬問高溫便在焊面形成熔化層,并在焊接機可控壓力的作用下熔合凝固起來,從而實現牢固結合。上述整個過程所費時間僅為0.5秒左右。通過超聲波振動的焊接方法的優點在于，焊接時間短并且可以獲得均勻而牢固的結合力而不會引起樹脂的劣化,焊接部分以外的區域不發熱，無表面損壞，不產生外觀異常現象。在超聲焊接裝置中，要求通過高溫、壓力和時間可靠地形成焊接部分來增加物體的焊接強度。

超聲焊接樹脂基復合材料構件存在如下問題：

超聲焊接對上下固接式的塑料構件加工效果較好，但對于左右拼接式的塑料構件的連接不能發揮很好的作用，且對振幅依賴強，對難熔化塑料件加工效果差。

江蘇亞旭電子江蘇有限公司公開了一種超聲熔接結構（TW201341093A，20131016），熔接面由豎直面改為傾斜平面，以供將一第一構件10沿一壓合方向A壓合并并熔接結合至一第二構件20，該該超音波熔接結構包含：熔接面11，形成于該第一構件及該第二構件的其中一者，該熔接面相對該壓合方向為傾斜平面；及導能凸緣22，是與該熔接面相對應并形成于該第一構件及該第二構件的其中另一者，用以當該第一構件沿該壓合方向壓合于該第二構件時，該導能凸緣對應該熔接面產生一接觸壓力，并藉由超聲波熔融接合該第一構件與該第二構件。即通過傾斜平面11對導能凸緣施壓同時超聲熔融而結合，較好地消除了豎直圓周面連接不良的缺陷，增加了固結強度。實質是導能凸緣在演變為大面積的面接觸前，將超聲振動能量變為摩擦熱而熔融形成傾斜熔接面，但是上述熔接結構仍然存在改進空間。

如何增加熔接結構的焊接強度，同時，焊接工藝的實現簡單、高效是超聲焊接裝置的關鍵技術難題。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種熱塑性樹脂基復合材料的超聲焊接裝置及其焊接方法，解決增加熔接結構的焊接強度同時簡單高效實現焊接工藝的問題。

本發明的目的是這樣實現的，一種氣密性優異的超聲熔接結構，以將第一構件的榫頭沿壓合方向A壓合并熔接結合至第二構件的榫槽，榫頭包括榫頭底面，榫槽包括榫槽底面，其特征在于，包括

剪切熔接部，所述剪切熔接部藉由剪切凸緣和導能凸緣沿壓合方向相對振動剪切熔融固結而成，所述剪切凸緣沿壓合方向A一體成型于榫頭，所述導能凸緣沿壓合方向一體成型于隼槽；剪切凸緣的強度大于導能凸緣至少30%；

下刮料壓接部，所述導能凸緣被剪切使得剪切熔料進入榫槽，從而使得榫頭底面、榫槽底面和熔融料壓合固結而成；榫頭底面和榫槽底面為壓接端面，所述壓接端面的表面樹脂在壓合前或固化前獲得大于等于表面樹脂的玻璃轉化溫度。

進一步地，所述壓接端面的表面樹脂獲得大于等于玻璃轉化溫度實現為：通過利用媒介物質、連續摩擦應力使壓接端面升高溫度。