塑料超声波焊接可以防水吗？合理的设计可以！
导读：
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。
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超声波焊接可以防水
在微 信群里，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？
根据我的经验和分析，我的结论是：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。
这是我曾经参与过的一个项目，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。
这是网络上的消毒液瓶超声波焊接防水测试，具体防水等级未知，从测试结果看，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。关于材料选择、塑胶件设计和焊接工艺参数等，具有防水要求的超声波焊接必须首先满足基本的超声波设计指南：
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。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。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。相对于基本型的，使用凹槽式和剪切式的焊接面比较好。
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。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。
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。这是一份汽车灯具的超声波焊接规范，里面介绍了我未曾见过的一些细节，非常全面和系统，以下是节选。如果要设计超声波焊接达到防水要求，这份设计规范必读。可惜清晰度不够，有高清版本的同学如愿意请分享给我。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
。。。。
而显然，焊接能量过大，有可能造成塑胶件断裂和损坏、表面烫伤和溢料等缺陷，需要在二者之间取得平衡，这可以通过反反复复的调机来实现。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。在我们的工作中，针对同一个问题，我们去问身边不同背景的工程师、或者我们在微 信群里探讨，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。 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。 我们可以去微 信群探讨、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，更不要忘了我经常强调的一点：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！ 
