CN217258485U - 一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，包括预加热单元和超声波焊接单元，其中，超声波焊接单元安装在预加热单元的上方位置，预加热单元设置在保温箱内部，所述保温箱设置有可打开关闭的箱门。与现有技术相比，本实用新型采用预加热后再超声焊接的方式，预加热使材料接近其临界温度，再通过超声波对材料分子进行激励，大压力、小振幅瞬间将材料焊接为一个整体，本实用新型能够有效解决焊接过程中溢料、气泡、翘曲变形、材料老化和焊接不均匀的问题，从而提高焊接强度、提升生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波塑料焊接技术领域，尤其是涉及一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置。
背景技术
超声波塑料焊接是通过超声发生器将50Hz/60Hz的工频交流电转换为20kHz、30kHz、40kHz和60kHz等高频高压电流，以激励压电陶瓷产生高频振动，通过调幅器将振幅放大，再通过焊头将高频振动传递到被焊接材料上，激励塑料分子运动，塑料中分子与分子之间相互碰撞和摩擦，快速生热并相互熔合为一体。
由于超声波特殊的工作原理，被焊接材料需要设计专用的焊接导熔结构。这对于具有超长超细流道的超薄微流芯片而言，由于结构限制，无法在细长的流道两侧设计挡料结构，导致焊接所产生的溢料或飞屑很容易堵塞流道，超长流道的大面积焊接也会导致局部漏焊、过焊，最终无法生产出合格的产品。
此外，如图1所示，现有技术通常采用加热的方式，将两片材料加热后再通过长时间、大压力的保压，并保持相应的温度，但由于保温时间很长，使得整个焊接周期时间过长，生产效率非常低，一旦加热温度过高，也会导致粘料和产品老化问题，而且加压过程中产生的气泡容易导致局部过焊或漏焊，焊接后降温的过程中产品容易出现翘曲和变形，良品率非常低，无法满足正常生产需求。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，以减小产品变形、缩短熔接时间、提高生产效率。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，包括预加热单元和超声波焊接单元，所述超声波焊接单元安装在预加热单元的上方位置，所述预加热单元设置在保温箱内部，所述保温箱设置有可打开关闭的箱门。
进一步地，所述预加热单元包括加温模腔，所述超声波焊接单元包括可相对加温模腔发生移动的超声焊头，所述超声焊头安装在加温模腔的上方位置。
进一步地，所述加温模腔和超声焊头上分别设置有用于固定待焊接材料的真空吸附组件。
进一步地，所述预加热单元还包括可在超声焊头与加温模腔之间进行水平移动的加热模块。
进一步地，所述加热模块安装在滑台上。
进一步地，所述加温模腔的两侧设置有滑轨，所述滑台的底部与滑轨相连接。
进一步地，所述加热模块的加热方式包含但不限于热传导、热对流和热辐射方式。
进一步地，所述加热模块的数量为一组或多组，若加热模块的数量为多组，则多组加热模块设置的温度互不相同。
进一步地，所述加热模块设置的温度高于加温模腔设置的温度。
进一步地，所述保温箱上开设有用于穿设超声焊头的安装孔，所述超声焊头依次连接有调幅器、超声换能器和超声波发生器。
本实用新型的具体工作过程为：打开保温箱的箱门，将两片待焊接的材料分别固定放置于超声焊头和加温模腔，由于超声焊头和加温模腔均设置有真空吸附组件，能够有效防止材料在后续加热过程中发生移位以及变形；
滑台运动后带着加热模块移动至超声焊头与加温模腔之间，即移动至两片待焊接的材料之间，之后启动加热模块开始进行加热，加热至设定时间后，由滑台运动带着加热模块移动至初始位置；
超声焊头下降并启动超声，以将两片材料焊接为一个整体。
与现有技术相比，本实用新型结合热熔焊接和超声波焊接技术，通过设置预加热单元以及超声波焊接单元，利用预加热单元采用非接触的方式将材料的待焊接面加热到临界温度，然后再采用超声波焊接；加热过程中接触材料的夹具(加温模腔、超声焊头)采用较低的温度，非接触面采用高温，并提供保温箱进行保温，当材料加热到临界温度，触发超声波将两片材料瞬间焊接到一起。此装置能够极大地缩短熔接时间、减小产品变形，同时避免了气泡的产生，使熔接更均匀、强度更好、生产更稳定。
附图说明
图1为传统的材料加热原理示意图；
图2为本实用新型的装置结构示意图；
其中：1、保温箱，2、超声焊头，3、加温模腔，4、滑台，5、加热模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例：
如图2所示，一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，包括预加热单元和超声波焊接单元，超声波焊接单元安装在预加热单元的上方位置，预加热单元设置在保温箱1内部，保温箱设置有可打开关闭的箱门。
其中，预加热单元包括加温模腔3，超声波焊接单元包括可相对加温模腔3发生移动的超声焊头2，本实施例中，超声焊头2安装在加温模腔3的上方位置，加温模腔3和超声焊头2上分别设置有用于固定待焊接材料的真空吸附组件。
预加热单元还包括可在超声焊头2与加温模腔3之间进行水平移动的加热模块5，加热模块5设置的温度高于加温模腔3设置的温度。加热模块5安装在滑台4上，本实施例中，加温模腔3的两侧设置有滑轨，滑台4的底部与滑轨相连接，滑台4能够沿着滑轨发生运动。
本技术方案采用材料预加热再超声焊接的方式，先将材料预加热到材料的临界温度，再启动超声，采用大压力、低振幅，瞬间将两片材料焊接到一起。
工作原理：超声发生器将220V、50/60Hz电流转换成20000/30000/40000HZ的高频高压电流，通过RF线将超声信号输送至超声换能器产生高频振动，换能器再将高频振动通过调幅器将振幅放大并输出到超声焊头。
预加热单元提供一个可加热载具(即加温模腔)和一个安装于滑台的加热模块，将材料放入载具后采用非接触的方式将材料的待焊接面加热到临界温度，之后超声焊头下降并触发超声，采用大压力、低振幅的方式，瞬间将两片材料焊接到一起。
本技术专门针对超薄塑料片材及导能线非常密集的应用，预加温使材料接近其临界温度，再通过超声波对材料分子进行激励，大压力、小振幅瞬间使其焊接到一起。加热后再超声的方式可以有效解决溢料、气泡、翘曲变形、材料老化和焊接不均匀的问题。相较传统的热熔方式和单纯的超声波焊接，本技术方案有效避免了焊接过程中所产生的一系列问题，使焊接更均匀，焊接强度更好，生产效率更高。
在实际应用中，加热模块5的加热方式包含但不限于热传导、热对流和热辐射方式，具体可对应于热板加热、红外加热以及热风加热方式；
加热模块5的数量可以为一组或多组，若加热模块的数量为多组，则多组加热模块设置的温度互不相同，从而能够根据需求设定不同的温度对材料进行加热；
加热模块5对材料进行非接触式加热，加温模腔3则对材料进行接触式加热；
加热的材料可采用单面、双面或局部加热；
超声焊头2的焊接操作包含但不限于垂直方向焊接和水平方向焊接，焊头包含半波、全波及更多波长设计；
此外，本技术方案的焊接应用包含但不限于塑料、金属及复合材料等。
综上可知，本技术方案采用预加热和超声波相结合的方式进行焊接，不需要设计专用的焊接结构，即可达到很好的焊接效果；
本技术方案中，超声焊头和加温模腔上设置真空吸附组件，防止材料在回热过程中移位和变形；
设置保温箱进行保温、以及加热模块进行非接触式预热，专门针对材料待焊接面进行加热，保证焊接面受热均匀、不易产生形变；
加热载具(即加温模腔)和加热模块采用不同温度设定，防止粘料和材料翘曲变形；
整个装置可实现自动化控制，能够根据设定的参数自动完成预加热以及超声波焊接。
Claims (10)
1.一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，包括预加热单元和超声波焊接单元，所述超声波焊接单元安装在预加热单元的上方位置，所述预加热单元设置在保温箱(1)内部，所述保温箱(1)设置有可打开关闭的箱门。
2.根据权利要求1所述的一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，所述预加热单元包括加温模腔(3)，所述超声波焊接单元包括可相对加温模腔(3)发生移动的超声焊头(2)，所述超声焊头(2)安装在加温模腔(3)的上方位置。
3.根据权利要求2所述的一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，所述加温模腔(3)和超声焊头(2)上分别设置有用于固定待焊接材料的真空吸附组件。
4.根据权利要求2所述的一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，所述预加热单元还包括可在超声焊头(2)与加温模腔(3)之间进行水平移动的加热模块(5)。
5.根据权利要求4所述的一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，所述加热模块(5)安装在滑台(4)上。
6.根据权利要求5所述的一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，所述加温模腔(3)的两侧设置有滑轨，所述滑台(4)的底部与滑轨相连接。
7.根据权利要求4所述的一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，所述加热模块(5)的加热方式包含但不限于热传导、热对流和热辐射方式。
8.根据权利要求4所述的一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，所述加热模块(5)的数量为一组或多组，若加热模块(5)的数量为多组，则多组加热模块(5)设置的温度互不相同。
9.根据权利要求4所述的一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，所述加热模块(5)设置的温度高于加温模腔(3)设置的温度。
10.根据权利要求2所述的一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置，其特征在于，所述保温箱(1)上开设有用于穿设超声焊头(2)的安装孔，所述超声焊头(2)依次连接有调幅器、超声换能器和超声波发生器。
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| CN202123352627.8U CN217258485U (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置 |
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| CN202123352627.8U Active CN217258485U (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种超薄塑料微流芯片超声波焊接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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2021
- 2021-12-29 CN CN202123352627.8U patent/CN217258485U/zh active Active
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