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超聲波焊接具有高效率，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際生產(chǎn)中，尤其對于手機登對外觀(guān)、性能等均要求高品質(zhì)的個(gè)人消費品，質(zhì)量依然是較難控制的一個(gè)問(wèn)題。影響質(zhì)量主要因素是輸出功率不穩定，導致無(wú)法形成穩定的摩擦熱能。在多年的超聲波焊接實(shí)際工作中，總結以往的經(jīng)驗發(fā)現通常容易發(fā)生的幾種質(zhì)量問(wèn)題如下：
1.強度低，難以達到標準要求
2.產(chǎn)品表面產(chǎn)生傷痕或裂痕
3.制品產(chǎn)生扭曲變形或白色狀
4.產(chǎn)品內部零件破壞，或者受擠壓而偏位變形
5.產(chǎn)品產(chǎn)生毛邊
6.產(chǎn)品焊接后尺寸無(wú)法控制于公差內
7.產(chǎn)品偏位
8.超聲波焊接后無(wú)法達到水、氣密
1.產(chǎn)品強度難以達到標準要求
超聲波焊接熱塑性塑料的產(chǎn)品強度一般都比較低，難以滿(mǎn)足產(chǎn)品強度要求。
影響焊接強度的原因主要有以下幾個(gè)方面：
1）超聲波焊接夾具
超聲波焊接夾具與產(chǎn)品的接觸面受力是否均勻直接影響超聲波焊接的效果，進(jìn)而對焊接后產(chǎn)品的強度產(chǎn)生影響。當產(chǎn)品受力均勻時(shí)，各焊接部位能達到一致穩定的焊接狀態(tài)，從而獲得較理想的焊接效果。當產(chǎn)品受力不均勻時(shí)，產(chǎn)品部分區域可能出現焊接不充分而使產(chǎn)品局部強度不足。如果加大超聲波輸出能量可使焊接強度提升，但是同時(shí)又會(huì )產(chǎn)生另外一個(gè)問(wèn)題，就是會(huì )導致產(chǎn)品壓傷。
一般認為，超聲波作業(yè)時(shí)，只要產(chǎn)品與焊接夾具表面只要接觸準確就可以得到理想的焊接效果。其實(shí)這只是表面的看法，超聲波既然是摩擦振，就回產(chǎn)生聲波傳導的現象，如果單只觀(guān)察硬件（產(chǎn)品與焊接夾具）的吻合程度，而忽略超聲波作業(yè)方式，必定UI產(chǎn)生舍本逐末或誤判的后果。事實(shí)上焊接夾具的吻合度、產(chǎn)品截面的高低、肉厚、深淺、材質(zhì)的組織，必定無(wú)法是百分之百承受相同的壓力。另一方面，上模（HORN）輸出的能量每一點(diǎn)都有誤差，并非整個(gè)面發(fā)出的能量都相同，這也勢必產(chǎn)生產(chǎn)品焊接程度的差異。不過(guò)，通過(guò)調節參數焊接機本身的水平螺絲可以盡可能地修正上模輸出的能量誤差。
超聲波焊接夾具主要起定位及承載的作用。對于具有復雜三維曲面形狀及加工精度要求高的產(chǎn)品，對超聲波夾具的加工精度則有較高的要求。
2）超聲波焊接條件
超聲波作業(yè)的條件是指機器的輸出功率、壓力（動(dòng)態(tài)壓力與靜態(tài)壓力）、焊接時(shí)間、硬化時(shí)間、延遲時(shí)間等諸元素的設定。通過(guò)優(yōu)化超聲波作業(yè)的條件往往能獲得理想的焊接效果。
在實(shí)施超聲波焊接時(shí)，如果壓力太大，氣缸下降緩沖太快，易把超聲波焊接線(xiàn)壓平，雖然產(chǎn)品看似已經(jīng)密合，但因焊接線(xiàn)已經(jīng)受擠壓而下陷，失去了焊接效果，形成塑料零件面與面的強迫焊接，而非三角形點(diǎn)的導引焊接，所以產(chǎn)生焊接假象。
輸出功率指的是產(chǎn)品在焊接過(guò)程中，超聲波機器單位時(shí)間內輸出的能量。輸出功率與焊接時(shí)間及振幅成正比。通常通過(guò)調整振幅來(lái)控制超聲波機器的輸出功率。輸出功率太大會(huì )導致產(chǎn)品表面壓傷，產(chǎn)品產(chǎn)生毛邊等問(wèn)題；輸出功率太小則影響產(chǎn)品焊接強度。
焊接時(shí)間指的是產(chǎn)品在焊接過(guò)程中，超聲波機器從 能量輸出到結束的時(shí)間。合理的焊接時(shí)間設計可得到理想的能量輸出，從而達到佳的焊接效果。
硬化時(shí)間是指超聲波焊接完成后上模機械壓著(zhù)物體使剛剛融化的焊接線(xiàn)充分固化的時(shí)間。硬化時(shí)間太長(cháng)，會(huì )導致產(chǎn)品表面壓傷，太短則焊接線(xiàn)未完全固化，影響焊接強度。
延遲時(shí)間指的是為了讓需要進(jìn)行超聲波焊接的產(chǎn)品充分吸收超聲波機器所發(fā)出的能量，先將產(chǎn)品預壓到一定的緊密度后，再發(fā)出超聲波，從產(chǎn)品預壓到發(fā)出超聲波這段時(shí)間膠延遲時(shí)間。延遲時(shí)間太長(cháng)會(huì )導致產(chǎn)品表面壓傷，產(chǎn)品產(chǎn)生毛邊等問(wèn)題；太短則能量未完全吸收，影響產(chǎn)品焊接強度。
3）超聲波焊接線(xiàn)
超聲波焊接線(xiàn)的尺寸及形態(tài)對產(chǎn)品焊接強度的影響也是非常直接的。通常，超聲波焊接線(xiàn)的尺寸的大小與產(chǎn)品焊接強度成正相關(guān)。也就是說(shuō)尺寸越大，產(chǎn)品焊接后的強度越高。但是，這不是說(shuō)焊接線(xiàn)的尺寸越大就越好。焊接線(xiàn)的尺寸太大時(shí)，會(huì )引發(fā)另外一個(gè)問(wèn)題即產(chǎn)品極易出現毛邊。
4）塑料產(chǎn)品材料
非結晶性硬質(zhì)塑料，如聚碳酸酯PC、丙烯氰-丁二烯-苯乙烯聚合物類(lèi)ABS、聚苯乙烯PS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等，對超聲波能量通常具有良好的透射率，高頻振動(dòng)能可經(jīng)過(guò)較長(cháng)的距離傳輸到接口區域，因此這些材料具有良好的焊接性能。而半結晶性塑料，如聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚甲醛POM等，對超聲波能量通常具有較強的消聲作用，高頻振動(dòng)能經(jīng)過(guò)較長(cháng)的距離傳輸到接口區域時(shí)，超聲波能量會(huì )很快衰減，因此半結晶性塑料的焊接性能相對較差。每一種塑料材料的熔體加工溫度各不相同。例如ABS塑料材料的熔體加工溫度為180-240℃、PC的熔體加工溫度為280-310℃、PC+ABS的熔體溫度為260-290℃。當兩種材料的熔體加工溫度相差太大時(shí)會(huì )增加超聲波焊接的難度。如ABS與PC二種材料的熔體加工溫度差距太大，超聲波焊接勢必困難。如果超聲波上模高頻振動(dòng)產(chǎn)生的溫度達到180°時(shí)，雖然ABS 已經(jīng)熔化，而PC只是軟化而已，繼續加溫到280°以上，PC已經(jīng)可達到熔接溫度，但ABS擦亮已分解為另外分子結構了。實(shí)際焊接加工時(shí)，不同數量材料熔體加工溫度的差異在20°以?xún)葧r(shí)具有較好的焊接性能。
2.產(chǎn)品表面產(chǎn)生壓痕或裂痕
在超聲波焊接加工時(shí)，產(chǎn)品表面產(chǎn)生壓痕、結合處斷裂或有裂痕四常見(jiàn)的。因為在超聲波加工時(shí)，高熱能直接接觸塑料產(chǎn)品表面并振動(dòng)傳導。所以當超聲波振動(dòng)作用于塑料產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品表面就容易發(fā)生壓傷。且對于產(chǎn)品壁厚1mm以?xún)容^薄的塑料柱或孔，極易產(chǎn)生破裂現象，這是超聲波焊接加工較難克服的問(wèn)題之一。另一方面原因，因超聲波輸出能量的不足，在振動(dòng)摩擦焊能量轉換為熱能時(shí)需要用較長(cháng)時(shí)間來(lái)累積熱能以彌補輸出功率的不足。此種焊接方式，不是在瞬間達到的振動(dòng)摩擦焊熱能，而需靠熔接時(shí)間來(lái)累積熱能，直至達到塑料產(chǎn)品的熔點(diǎn)而焊合，如此將造成熱能停留在產(chǎn)品表面過(guò)久，而所累積的溫度與壓力也將造成產(chǎn)品的燙傷、壓傷、震斷或破裂。遇到這種情況通�？刹扇∫韵聦Σ�。
1）降低壓力
2）減少熔接時(shí)間
3）減少延遲時(shí)間（提前發(fā)振）
4）超聲波焊接夾具表面處理（硬化或鍍鉻）
5）引用介質(zhì)覆蓋（如PE膜）
6）降低超聲波焊接機上模擴大比
7）易振裂、震斷的產(chǎn)品，焊接夾具宜采用軟性樹(shù)脂或覆蓋軟木塞等緩沖設計
3.產(chǎn)品產(chǎn)生毛邊
產(chǎn)生毛邊的原因
超聲波焊接本質(zhì)上也是一種熱熔接。當產(chǎn)品焊接線(xiàn)設計過(guò)粗或焊接能量太大時(shí)，熔融的塑料在壓力作用下會(huì )從兩個(gè)被焊接產(chǎn)品之間溢出，從而形成毛邊。超聲波焊接后產(chǎn)生毛邊的主要原因如下：
1）超聲波焊接機輸出功率太強
2）超聲波焊接時(shí)間太長(cháng)
3）空氣壓力太大。一般在超聲波焊接作業(yè)中，空氣壓力大約在2-6kg范圍。
4）上模下壓力太大
5）上模能量擴大比率太大
6）產(chǎn)品焊接線(xiàn)設計不合理，太高或太粗
上述六點(diǎn)是造成超聲波焊接加工后產(chǎn)品產(chǎn)生毛邊的主要原因，其中影響較大的是在第六項超聲波的焊接線(xiàn)設計。根據經(jīng)驗值佳的超聲波焊接線(xiàn)，是底部0.4-0.6mm*高度0.3-0.4mm的三角形。焊接線(xiàn)為“△”形，尖角約呈60°。超出這個(gè)數值將導致超聲波焊接時(shí)間過(guò)長(cháng)、壓力升高、機臺輸出功率的升高，這樣一來(lái)就極易造成產(chǎn)品毛邊。
減少焊接毛邊的方法：在超聲波焊接加工時(shí)通�？刹扇∫韵聦Σ邷p少產(chǎn)品毛邊的產(chǎn)生。
1）降低壓力、減少超聲波焊接時(shí)間
2）減少超聲波焊接機輸出功率或改用小功率超聲波焊接機
3）降低超聲波上模的擴大比
4）修改產(chǎn)品的焊接線(xiàn)
4.產(chǎn)品產(chǎn)生扭曲變形
超聲波焊接加工時(shí)有時(shí)會(huì )發(fā)生產(chǎn)品產(chǎn)生扭曲變形。這種變形由以下三種可能的原因引起。
1）焊接夾具與被焊接的產(chǎn)品的角度或弧度不吻合時(shí)易造成產(chǎn)品焊接后發(fā)生變形。
2）薄壁、大面積產(chǎn)品，如壁厚2mm以?xún)惹议L(cháng)度超過(guò)60mm以上的產(chǎn)品，在超聲波焊接作業(yè)中易發(fā)生變形。
3）產(chǎn)品在射出成型過(guò)程中射出壓力過(guò)大導致產(chǎn)品內部產(chǎn)生較大的內應力也是導致產(chǎn)品扭曲變形的原因之一。
當產(chǎn)品在超聲波焊接加工中發(fā)生扭曲變形時(shí)，從表面看來(lái)好像是超聲波焊接過(guò)程造成的。然而，這只是一種現象，造成塑料產(chǎn)品焊接后變形的原因很多，實(shí)際生產(chǎn)中必須要考慮超聲波焊接的各種因素，一定要找對主因，才能從根本上解決產(chǎn)品變形的問(wèn)題。
改善產(chǎn)品焊接后變形的方法
在實(shí)際生產(chǎn)總通�？刹扇∫韵聦Σ邅�(lái)減少產(chǎn)品扭曲變形的產(chǎn)生
1）降低壓力，壓力再4kg以下
2）減少超聲波焊接時(shí)間
3）增加硬化時(shí)間，至少0.8秒以上
4）分析超聲波上下模是否可局部調整
5）降低射出成型過(guò)程中產(chǎn)品內部的內應力
5.產(chǎn)品焊接后杯破壞
超聲波焊接后有時(shí)會(huì )發(fā)生產(chǎn)品被破壞的現象。究其原因，主要有以下幾個(gè)方面：
1）超聲波焊接機功率輸出太強
2）超聲波能量擴大器擴大比太大
3）產(chǎn)品在焊接夾具底模中受力點(diǎn)懸空，受超聲波傳導振動(dòng)而剖壞
4）產(chǎn)品底部直角，未設緩沖疏導能量的R角
5）不正確的超聲波工藝條件。
從上述分析來(lái)看，造成產(chǎn)品破壞的因素是綜合性的。有超聲波方面、有焊接夾具方面、有產(chǎn)品設計方面等等問(wèn)題，所以在產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)如發(fā)生被破壞的現象時(shí)，必須多方面考慮。
避免產(chǎn)品焊接后被破壞的措施
1）提早超聲波發(fā)振時(shí)間，但需避免接觸發(fā)振
2）降低壓力、減少超聲波焊接時(shí)間
3）減少超聲波焊接機輸出功率或改用小功率超聲波焊接機
4）降低超聲波上模的擴大比
5）底模受力處墊緩沖橡膠
6）底模與產(chǎn)品之間避免懸空或間隙
6.產(chǎn)品出現偏位
超聲波焊接加工時(shí)出現的產(chǎn)品偏位也是常見(jiàn)的缺陷，以下是對超聲波焊接后產(chǎn)品出現偏位現象的分析。
1）焊接線(xiàn)設計不合理時(shí)，產(chǎn)品在超聲波焊接過(guò)程中因受到壓力而發(fā)生滑移，從而造成產(chǎn)品偏位�；蛘�，焊接線(xiàn)在設計時(shí)設計可能沒(méi)問(wèn)題，但由于焊接線(xiàn)部位的加工精度不足，導致尺寸不一也可能發(fā)生此類(lèi)問(wèn)題。故在超聲波模具加工時(shí)至少要去焊接線(xiàn)對稱(chēng)，高度一致。要使產(chǎn)品達到外觀(guān)的功能時(shí)，定位于超聲波焊接線(xiàn)是成敗的重要關(guān)鍵。
2）定位方式或公差設計不當同樣會(huì )造成產(chǎn)品焊接時(shí)發(fā)生偏移。產(chǎn)品實(shí)施超聲波焊接加工無(wú)法達到產(chǎn)品外觀(guān)或功能的要求時(shí)，除了超聲波焊接線(xiàn)、焊接夾具定位等因素外，產(chǎn)品本身定位，配合公差也是一項主因。定位設定要非常標準，公差適當。
