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干货 | 塑胶件紧固工艺④：超声波焊接可以防水吗？
1. 超声波焊接可以防水
经常有工程师在问：塑料超声波焊接可以防水吗？
有的工程师回答：不能防水，因为之前曾经用过，不良率很高，客户投诉；
有的工程师回答：可以防水，有成功案例。
那么，到底能不能防水？
根据经验和分析，结论是：塑料超声波焊接可以防水，但这取决于塑胶件材料选择、超声线设计、塑胶件设计、以及焊接工艺参数等多方面因素的综合作用，才能确保防水的可靠性。一旦某个环节出错，就容易造成不良。
曾经有个案例，一个防水透气膜夹在两个PPO塑胶件之间，通过超声波焊接把两个PPO塑胶件以及防水透气膜焊接在一起，可以实现IPX7的防水，而且生产了几十万台，没有发现一个不良。
▲透气膜的超声波焊接
摩托车车灯使用超声波焊接，可以防水。
汽车车灯、或者其它交通工具车灯使用超声波焊接，可以防水。
这是一家超声波机器供应商Telsonic官网显示的咖啡机零部件的超声波焊接，可以满足防水要求。
2. 材料选择
超声波焊接需要达到防水要求，则对超声波焊接的质量和强度提出了更高的要求。
对于无定形塑料，例如PPO、ABS、PC、PC/ABS、PMMA等，因为其容易焊接，也更容易实现防水要求。
而半结晶塑料，例如PA66、PBT，再加上玻纤的影响（玻纤含量过高会影响焊接性能），则很难焊接，要实现防水要求挑战非常大。
3. 塑胶件设计的注意事项
1）超声线的尺寸
要达到防水要求，超声线的尺寸需要尽可能的大，以达到提高焊接质量的目的。超声波尺寸越大，防水性能越好。
2）超声线转角处圆角设计
在整个焊接面上必须有一个封闭的超声线设计；在超声线转角处，则需要进行圆角设计，以避免超声波溶料堆积，影响焊接质量。
3）凹槽式和剪切式较好
相对于基本型的，使用凹槽式和剪切式的焊接面比较好。
4）定位
两个焊接塑胶件之间需要准确定位，首先建议通过使用定位柱或者定位孔等方式进行自我定位；如果这种方式很复杂，则必须通过焊接夹具定位。
5）超声线等相关尺寸的精度要求
超声线以及定位特征等相关尺寸必须进精密管控，以确保焊接质量。
6）增加表面粗糙度
可以在焊接面上增加表面粗糙度，以提高焊接质量。
7）使用近程焊接，而不是远程焊接
在前面的推文中，曾经介绍了因为使用远程焊接而造成防水失败的案例。
8）避免凹凸不平、落差大等复杂超声波焊接表面
9）可考虑增加一个密封圈
4. 焊接工艺参数
要提高焊接质量和强度，确保焊接防水性能，则焊接工艺参数设置的首要原则是朝着提高焊接能量的方向进行：
-
使用大功率超声波焊接机
-
保证足够大的振幅和频率
-
增加焊接时间
-
增加焊接压力
-
。。。。
另外，关于焊接工艺参数有以下注意事项：
1）避免下降速度太快：容易把超声线压扁，使超声线无法发挥导熔的作用，形成假相熔接。
2）焊接时间过长：塑胶件因接收过长时间的热能，不仅使塑料材质熔化，进而造成塑料组织焦化现象，产生砂孔，水或气即由此砂孔渗透而出，而且这这种缺陷很难被检测和发现。
5. 写在最后
在工作中，针对同一个问题，我们去问身边不同背景的工程师，经常会得到不一致、甚至截然相反的答案，而对立双方都深信自己的答案是正确的，因为这都是自己的亲身经历。
这可能要归结于产品结构设计的复杂性，影响产品结构设计的因素太多，工程师的每一个亲身经历中仅仅涉及到一个或几个因素，只看到了局部，而没有看到全局。
所以，当我们碰到此类问题时，应该怎么做呢？
唯一解决方案是尽量把问题的来龙去脉搞清楚、把每一个因素都弄明白，尽可能去看全局。
我们身处“知识大爆炸”的时代，这为我们看到事物的全局提供了可能。
我们可以去探讨、可以去找相关领域的专家、可以去网络搜索、可以去查询书籍杂志等等，站在巨人的肩膀上，我们有机会看得更高、更远、更全。
当然，更不要忘了一点：产品结构设计绝对不是造光刻机，我们碰到的问题和挑战，别人早就碰到过类似的、早就想过办法去尝试解决、早就有个经验和教训，早就有过类似设计。
我们要做的就是把别人的经验和教训找到、把类似设计找到！
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