Ультразвуковая сварка

Наиболее  распространенным методом  сварки термопластичных  серийных изделий  является ультразвуковая сварка. Она отличается особым быстродействием (от долей секунды  до нескольких секунд) и выполняет сварные  швы, как правило, без образования  выплесков. Кроме  того, ультразвуковую сварку легко автоматизировать, и особенно она  подходит для производства большого количества деталей.  
 
Технологию ультразвуковой сварки можно представить с помощью образа падающего резинового шарика. Шарик никогда не возвращается к своей прежней высоте падения, потому что часть потенциальной энергии преобразуется в энергию деформации и теплоту. Вместо шарика, в зоне сварного шва небольшие участки детали сгибаются силой колебания с частотой 15 000 - 70 000 циклов в сек (кГц). Это приводит к тому, что части оплавляются и обтекают вдоль линии соединения, создавая сварной шов.  
 

Описание  технологии 
 

В ультразвуковой сварке высокочастотная электрическая  энергия преобразуется в вертикальное механическое движение с  частотой 15 000 циклов в секунду и более. В ходе процесса сварки детали, которые подлежат соединению, скрепляются под давлением, а затем подвергаются этим высокочастотным колебаниям, так что из-за силы вибрации участок соединения испытывает напряжение (см. рис. 1). Вследствие этого стыка из-за совместного воздействия поверхностного и межмолекулярного трения в поверхности вырабатывается теплота, порожденная трением. Сила и вектор вибрации обычно направлены к соединяемым поверхностям под прямым углом.  
 
Ключевое значение для получения хорошо воспроизводимого качества сварки - наряду с правильным выбором установки ультразвуковой сварки - имеет влияние полимера, которое связано с природой сырья, конструкцией деталей и поверхностью соединения, производством литьевых деталей (литье под давлением) и способностью работать с оптимизированными параметрами сварки.  
 
В процессе сварки эффективное использование акустической энергии требует вырабатыва¬ния контролируемого и локализованного количества межмолекулярной теплоты, связанной с трением, чтобы целенаправленно индуцировать определенную "усталость" материала с пластическим слоем в месте соединения или в зоне стыка между свариваемыми поверхностями. Когда в зоне стыка между деталями выделяется достаточное количество теплоты, происходят размягчение и плавление соприкасающихся поверхностей. Сварка под давлением приводит к тому, что термически и механически колеблющиеся молекулы образуют связи.  
 
По сравнению с оборудованием, необходимым для других методов сварки, оборудование, требуемое для ультразвуковой сварки, относительно сложное. Вся система включает электронный источник питания, резонансную систему (преобразователь, усилитель, сварочный наконечник) и фиксатор детали (опора). Усилие давления, необходимое для процесса сварки, обеспечивается прессом.  
 
Рис. 1: Схематическое описание механизма ультразвуковой сварки 

В наиболее коммерчески  доступном оборудовании источник питания  дает на выходе электрический ток  с частотой 20 или 40 кГц, с номинальной  мощностью в диапазоне от нескольких сот до пяти тысяч и более Ватт. Преобразователь трансформирует высокочастотные  электрические колебания в высокочастотные  механические вибрации - по принципу пьезоэлектрического  или электрострикционного эффекта. Эти вибрации могут быть усилены (или ослаблены) усилителем, который  соединен со сварочным наконечником. Обычно амплитуда колебаний имеет  диапазон от 20 до 100 микрон.  
 
Сварочной наконечник имеет две главных функции:

 
- сообщать ультразвуковые вибрации  деталям, которые предстоит сварить; 

- создавать давление, необходимое для образования  сварного шва.  
 
Детали должны быть закреплены ровно относительно конца наконечника так, чтобы в ходе сварки между деталями поддерживалось равномерное давление. Если две свариваемые детали просто поместить на сварочном столе, обе детали во время сварки могут выскользнуть из-под наконечника. Опора используется для того, чтобы закрепить нижнюю деталь и установить ее перпендикулярно наконечнику. Опора служит для наконечника конечным упором и может использоваться также в качестве направляющей верхней детали. Рабочая поверхность опоры геометрически адаптирована к детали. Для защиты чувствительных поверхностей детали, зажимное крепление может быть покрыто эластичным материалом (например, PTFE, пробкой, резиной, кожей или эластомерами).  
 
Контакт наконечника с отполированными до зеркального блеска или структурированными поверхностями может привести к появлению отметин. Эффект таких отметин можно уменьшить с помощью защитного покрытия, помещаемого между наконечником и поверхностью, например, в виде полиэтиленовой защитной пленки. На рисунке 2 показан отклик на вибрацию механического резонансного элемента (преобразователя, усилителя, наконечника). Слева механический резонансный элемент находится в положении покоя, в середине наконечник вибрирует в фазе расширения, а справа - в фазе сжатия. Амплитуда составляет половину амплитуды вибрации (полный путь от одного пика до другого).  
 
Рис. 2: Отклик механического резонансного элемента на вибрацию 
 

Последние десять лет  характеризовались быстрым развитием  техники и технологии ультразвуковой сварки. Основные функции, такие как  энергия сварки, дефекты, сила пускового  механизма и давление, теперь контролируются микропроцессором. Кроме того, предполагаются оперативная обратная связь и  проверка режима сварки, наряду со способностью изменять в течение циклов сварки силу сварки и амплитуду.  
 
Наконечники для ультразвуковой сварки термопластов обычно изготавливают из алюминиевых или титановых сплавов. Для сварки особо подверженных истиранию материалов, например, для сварки материалов с высоким содержанием стекловолокна, используется сталь отборных высококачественных марок. Крупные детали можно также сваривать с помощью нескольких соединенных вместе наконечников. При одной методике, наконечники, каждый из которых имеет преобразователь, подключаются одновременно к отдельным источникам питания или последовательно подключаются к одному источнику питания. В другой методике используется комплект наконечников, присоединенных к одному преобразователю, который при очередном прохождении цикла одновременно питает энергией наконечники. Для эффективной сварки, наконечники должны резонировать с частотой, очень близкой к номинальной действующей частоте сварочной установки. 
 

Изменения параметров процесса

 
 
Различают ультразвуковую сварку «близкого поля» и «дальнего поля» (см. рис. 3). Это разграничение относится к расстоянию от сварочного наконечника до места соединения деталей.  
 
Рис. 3: Сварка в «близком поле» и сварка «дальнем поле»  
 
В случае сварки в «ближнем поле», поверхность соединения деталей находится близко к контактной поверхности наконечника. Например, расстояние от контактной поверхности наконечника/ пластиковой детали до поверхности стыка может быть порядка 6 мм. Обычно наилучшие результаты сварки для большинства пластмасс получаются при сварке в «ближнем поле». Поэтому всюду, где возможно, следует стремиться располагать детали непосредственно под контактной поверхностью наконечника и как можно ближе к месту соединения.  
 
В сварке в «дальнем поле» расстояние между поверхностью наконечника (пластиковой формовки) и поверхностью стыка превышает 6 мм. Таким образом, чтобы полимер эффективно передавал энергию, он не должен быть, к примеру, слишком гибким или иметь слишком высокий коэффициент податливости. Очень хорошо передают соединению ультразвуковую энергию твердые, аморфные пластмассы. Детали, крепление и сварной наконечник должны быть физически выровнены таким образом, чтобы давление и вибрации были равномерными и действовали многократно. Выравнивание деталей и крепления в плоскости, параллельной торцевой плоскости наконечника, может быть обеспечено несколькими способами. При одном из них, лист чистой копировальной бумаги кладут окрашенной стороной на чистый лист бумаги, и оба листа помещают между сварным наконечником и деталями. 

Технология 
 
Главными переменными ультразвуковой сварки являются время сварки, время выдержки, давление и амплитуда колебаний. Время сварки - это период, в течение которого действуют колебания. Правильное время сварки для каждого случая применения определяется испытанием и погрешностью. Важно избегать избыточного сваривания. В дополнение, создание избыточных выплесков может потребовать зачистки, что может ухудшить качество сварки и привести к неплотному соединению деталей, требующих герметичного спая. Кроме того, при более длительной процедуре сварки могут возникнуть оплавления деталей и трещины в частях, удаленных от места соединения, особенно в отверстиях, линиях стыка и острых углах свариваемых деталей.  
 
Опыт, накопленный потребителями и заводами-изготовителями сварочного оборудования, показал, что для достижения требуемого качества сварки время сварки должно быть как можно меньше (по возможности, менее 1,5 сек). После воздействия ультразвука наступает короткая выдержка или время охлаждения. Время выдержки должно быть таким же, что и продолжительность цикла сварки.  
 
Во время выдержки детали удерживаются вместе, и это позволяет им отвердеть под давлением без вибраций. Это не самая важная переменная; и обычно 0,5- 1,5 секунды достаточно для большинства случаев практического применения, если только внутренняя нагрузка не приводит к разъединению свариваемых деталей (например, в случае спиральной пружины, сжатой между деталями перед сваркой). Важным технологическим параметром является физическая амплитуда колебаний, воздействующих на свариваемые детали. Для того чтобы достичь эффективной и быстродействующей подводимой энергии в конструкционные полимеры, необходима высокая амплитуда колебаний 50 - 90 мкм (см. Табл. 1).  
 
Таблица 1: Рекомендуемые значения амплитуды в ультразвуковой сварке в «близком поле» при 20 кГц (в зависимости от материала амплитуды могут отличаться)

 
Давление сварки создает силу статического электричества, необходимую для  «сцепления» сварного наконечника  с пластмассовыми деталями таким  образом, чтобы в них можно  было вызвать вибрации. Эта же статическая  нагрузка обеспечивает скрепление деталей, когда в течение времени выдержки в месте стыка отвердевает  расплавленный материал. Для хорошей  сварки важно определить оптимальное  давление. Если давление слишком мало, оборудование работает неэффективно, так как это приводит к излишне  продолжительным циклам сварки. Если давление слишком велико относительно амплитуды колебаний в сварочном  наконечнике, это может вызвать  чрезмерную нагрузку, остановить наконечник и заглушить колебания.  
 
В ультразвуковой сварке при низком давлении требуется высокая амплитуда, а при высоком давлении - низкая амплитуда.

Конструкция детали 
 

Конструкция детали является важной переменной в ультразвуковой сварке, особенно в случае с материалами, которые  обладают полукристаллической структурой и высокой точкой плавления. Она  является менее важной в сварке аморфных пластмасс. Деталь, которая сконструирована  плохо или не подходит для данного  материала, как и неправильный режим  переработки, может оказать неблагоприятное  воздействие на изготовление деталей  посредством литья под давлением, что в результате может привести к сварке низкого качества.  
 
В числе таких факторов могут быть:

- отклонения в размерах (усадка, остаточная усадка, коробление);

- отклонения в весе (степень заполнения);

- дефекты поверхности  (углубления, несовершенные очертания  поверхности соединения); - неравномерность  (утяжки, линии спая, напряжения)

- технологические  дефекты (расслоения, разделение) - чрезмерное  внутреннее напряжение (особенно, в  случае аморфных пластмасс).  
 
Для надежного сцепления сварочного наконечника должна быть обеспечена максимально ровная поверхность, которая пригнана к детали и достаточно велика по площади (см. рис. 4 б). Там, где площадь поверхности слишком мала, передача ультразвука ухудшается, вследствие чего на поверхности сцепления появляется дефект.  
 
Рис. 4: Конструкционные указания для ультразвуковой сварки 
 
Поверхность соединения должна быть расположена максимально вертикально по отношению к оси наконечника и параллельно к его фронтальной поверхности. Поверхности соединяемых деталей должны быть также в одной плоскости. Верхняя и нижняя части детали должны быть центрированы таким образом, чтобы они сохраняли свое положение в процессе сварки. Во время излучения ультразвука, на автономных ребрах жесткости, торцах, болтах и вставленных деталях могут образоваться повреждения или трещины, и даже может быть нарушена формовка. Этого можно избежать, если все углы, грани и стыки выполнить с достаточно большими радиусами: 0,2 - 0,5 мм (см. рис. 4 а), а также за счет короткого времени сварки или применения вибропоглощающих опор.  
 
Чтобы максимизировать передачу колебаний, детали должны быть сконструированы с плоской поверхностью контакта со сварочным наконечником (см. рис. 4 в). Эта поверхность должна быть максимально широкой и непрерывной по всему участку стыка. Прерывистый контакт между наконечником и деталью могут привести к прерывистой сварке. Отлитые детали должны быть твердыми. Должны быть предусмотрены достаточно толстые стенки. Существует опасность повреждения деталей, толщина стенок которых недостаточна (см. рис. 4 в).

Дизайн  соединения 
 
Существует целое разнообразие схем стыкового соединения, и каждая из них обладает своими особенностями и преимуществами. Их выбор определяется такими факторами, как тип пластика, конфигурация детали, требования к сварке и внешний вид. Самым важным является уменьшенная начальная поверхность соприкосновения между удерживаемыми компонентами в форме направляющего энергию устройства (концентратора энергии) или шага. Это позволяет достигнуть высокой концентрации энергии для быстрого плавления. Есть два основных типа соединения: соединение встык с энергетическим направляющим устройством и соединение внахлест.  
 
Соединение встык с направляющим энергию устройством (см. рис. 5) - это наиболее распространенная схема соединения, используемая в ультразвуковой сварке, и наиболее легкая для формирования в детали. Можно достигнуть прочных соединений с аморфными полимерами; однако может оказаться трудным получить герметичные спаи в сложных деталях.

Рис. 5: Простое соединение встык (слева) и соединение «язык-в-канавке» (справа) с направляющим энергию устройством (НЭУ)

В простейшей форме, направляющее энергию устройство представляет собой  гребень, имеющий форму треугольника с вершиной 60° или 90°, обычно высотой 0,3 - 0,8 мм, формованный на одной из деталей. Это направляющее энергию  устройство ограничивает начальный  контакт очень малым участком и фокусирует ультразвуковую энергию  в вершине треугольника. Во время  цикла сварки, сфокусированная ультразвуковая энергия вызывает плавление гребня и оплавление полимера по всему участку  стыка, соединяющего детали. Соединение встык языка и канавки с  направляющим энергию устройством  используется, прежде всего, для автоматического  размещения деталей и предупреждения выплеска как внутри, так и вне  зоны сварки. Он обеспечивает наибольшую прочность связи всех стыков соединения.  
 

Для полукристаллических  полимеров или в том случае, когда необходимы воздухонепроницаемые затворы или высокая прочность соединения, соединение внахлест (или интерференционное соединение) является предпочтительнее (см. рис. 6). В этом случае начальный контакт ограничивается малым участком, который обычно является шагом или выемкой в любой из деталей. Сварка достигается первым плавлением соприкасающихся поверхностей; затем, когда детали телескопически складываются, они продолжают плавиться вдоль вертикальных стенок. Смазывающее действие двух поверхностей расплава устраняет наплывы и пустоты, что делает этот способ лучшим соединением для получения прочных, герметичных спаев. Поэтому прочность сварки определяется глубиной раздвинутой секции, которая является функцией времени сварки. Глубина сварки и прочность сварки являются прямо пропорциональными.  
 
Следует рассмотреть несколько важных аспектов соединения внахлест; верхняя деталь должна быть с максимально пустой, будучи фактически просто крышкой. Стенки нижней секции должны быть закреплены в соединении зажимным приспособлением, которое близко соответствует внешней конфигурации детали, чтобы избежать расширения под давлением осадки.  
 
Параллельная ориентация является менее важной при соединении внахлест, чем при соединении встык. Из-за глубины сварки и механизма смазывания незначительные вариации существенно не влияют на прочность или герметичность сварки. По этой же причине при таком соединении можно допустить более высокую степень деформации в деталях.  
 
Рис. 6: Соединения внахлест 
 

Влияние, связанное с материалом и технологией

 
 
Легкость, с которой может быть сварен материал, зависит от его  способности передавать высокочастотные  колебания. Обычно потери энергии выше в случае полукристаллических пластмасс, чем при сварке твердых аморфных пластмасс. Есть простое правило: пластмассы, имеющие высокий модуль упругости, обладают также низкими внутренними  потерями ультразвуковых колебаний, и, следовательно, позволяют достигать  максимальной передачи энергии соединению. Детали, изготовленные из полукристаллических  пластмасс, обычно требуют более  высоких амплитуд, чем детали, изготовленные  из аморфных пластмасс.  
Задаются следующие значения (см. Табл. 1): - аморфные полимеры 15-50 мкм; - полукристаллические полимеры 30 - 90 мкм.  
 
Высокая температура расплава или кристаллическая структура делают сварку более сложным процессом. Очень важно влияние пигментов, средств, улучшающих разъем пресс-формы, стекловолокно и армирующие волокна. Большинство армированных материалов увеличивает жесткость, в результате которой увеличивается также коэффициент сдвига. Детали должны производиться в условиях, подходящих для их конкретного типа. Причина дефектной сварки состоит в том, что часто она осуществляется в неподходящих производственных условиях.  
 
Следует избегать отложения на поверхности соединения средств, улучшающих разъем пресс-формы, или примесей. Если нельзя обойтись без средств, улучшающих разъем пресс-формы, то нужно принять во внимание, что детали выделяют на поверхности соединения разные количества агентов, улучшающих разъем пресс-формы, и могут оказывать неблагоприятное воздействие на свойства сварки. Там, где необходимо, отлитые детали должны быть очищены. В случае неармированных пластиков, на модуль сдвига влияет также содержание влаги, степень кристаллизации, ориентация кристаллов и собственное напряжение. Эти факторы влияют также в случае армированных материалов.  
 
Вязкость расплава (выражаемая, например, Индексом расплава MFI) влияет на характеристику сварки. Высокомолекулярные, вязкие пластмассы, характеризующиеся низким MFI, обычно требуют для расплавления большего количества энергии. Это означает большую длительность цикла сварки или требует более высокой мощности на выходе аппарата ультразвуковой сварки.  
 
Пластмассы с низкой вязкостью расплава, характеризующиеся высоким коэффициентом плавления MFI, плавятся быстрее (например, ПОМ). Расплавленный материал может в таких случаях внезапно выйти за пределы области соединения. Чтобы избежать этого, должны быть с особой осторожностью скоординированы давление сварки, длительность цикла свар¬ки, амплитуда, запуск и схема области соединения. Механизм влияния пигментов на сварку до настоящего времени не выяснен. Поскольку сварочное оборудование устанавливается в условиях, которые обеспечивают качественную сварку неокрашенных деталей, качество сварки окрашенных деталей может оказаться заметно ниже. Низкое качество выражается в недостаточной прочности и большой хрупкости сварных швов.  
 
Когда ультразвуковая сварка предусматривается для скрепления деталей, которые должны быть отлиты в цветном материале, для выяснения применимости такой сварки рекомендуется провести пробную сварку прототипа. Содержание влаги должно быть как можно более низким, за исключением полиамидных деталей, где отвечающие стандартам детали, которые впитали допустимый процент влаги, дают лучшие сварные швы, чем те, которые не соответствуют требованиям стандарта. Детали, изготовленные из гигроскопичных материалов, перед сваркой должны быть полностью просушены, и их следует максимально долго хранить в полиэтиленовых мешках. Высокая степень полировки также может вызвать проблемы, если не предпринять меры предосторожности и перед сваркой не выяснить свойства расплава материала. Марки из первичного материала обычно имеют более высокую вязкость расплава, чем изделия с добавлением вторичного сырья, и это может привести к появлению на поверхности углублений и отметин, если к поверхности приложить усилие давления того же уровня, что используется при сварке деталей из полностью первичного сырья.

Проектирование

 
Немало написано о соответствующих  технологиях проектирования для  производства пластмассовых деталей, и те, кто отвечают за проектирование, должны гарантировать нам, что они  обладают достаточными техническими знаниями перед тем, как приступить к проектированию детали из термопласта, которая будет  монтироваться с помощью ультразвуковой сварки. Конструкция хорошей пластмассовой  детали влияет также и на другие процессы соединения компонентов, например, сварку нагретым инструментом, лазерную и вибрационную сварку. 
Правильная интеграция подходящих сварных соединений в деталь имеет наиважнейшее значение для успешного соединения. Самым важным шагом на пути к такой интеграции является получение хороших ресурсов от отрасли сверхзвуковой сварки и/или получение данных о наличии хороших ресурсов. Для каждой конструкции соединения существуют свои преимущества, а производители оборудования дают мало информации о затратах на проектирование и его использовании.

Тем не менее, можно изучить  наиболее существенные преимущества конструкции  всех основных типов  соединений:

- расположение одной  детали относительно другой за  счет использования элементов  деталей, таких как канавки,  соединительные переходники, или  же опоры и отверстия; 

- небольшая исходная  контактная зона между двумя  деталями для ускорения процесса  сварки и сведения к минимуму  воздействия на верхнюю часть  вибрации консоли сварочной машины  и прилагаемого усилия; 

- свобода вертикального  перемещения между двумя деталями  при начале ультразвуковой вибрации, что уменьшает продолжительность  периода воздействия;

 
- ультразвуковое соединение должно  располагаться как можно ближе  к поверхности консоли/рабочему  инструменту машины для ультразвуковой  сварки для того, чтобы можно  было избежать затухания вибрации  на сварном соединении.

Для характеристики данного  измерения в отрасли используются такие условия: в ближней зоне (< 6 мм) и в дальней зоне (>6 мм). 
Не менее важным фактором, обеспечивающим успех процесса сварки, является использование стандартной «практики хорошего проектирования». Использование хорошей практики обеспечивает получение хорошо сформованных деталей, которые можно соединить надлежащим образом. Особое внимание следует обратить на те детали, которые сводят к минимуму усадку деталей, внутренние напряжения и трудности с правильным заполнением формы (например, слабые швы или линии расслоения, неполное заполнение, и т. д.). 
Толщина стенок должна оставаться неизменной для всей поверхности детали для того, чтобы избежать проблем с утяжками, раковинами и усадкой детали. Если добиться этого невозможно, приемлемым является отклонение от 15 до 25%, при условии, что переход между зонами осуществляется постепенно (в отличие от резкого изменения). Любое состояние, в результате которого происходит уменьшение поля контакта консоли или рабочего инструмента сварочной машины с деталью, такое как образование утяжек или усадка, потребует уменьшения усилия (исходного параметра сварки), тем самым, приводя к созданию неполноценных сварных соединений. 
Использование правильного радиуса для уменьшения концентрации напряжения обеспечивает меньшее напряжение при формовании детали, и позволяет легче осуществлять заполнение формы. Предлагается использовать радиусы со значениями, составляющими 50% от толщины стенок для того, чтобы избежать образования разрывов от острых углов, в которых концентрируется напряжение и снижается прочность деталей. Отмечались случаи, когда зоны с наибольшими уровнями напряжения, например, зоны входа, повреждались при воздействии ультразвуковой вибрации и сил сопряжения. 
Сверхзвуковая энергия и сила сварки могут вызывать повреждение в зонах ослабления, таких как слабые швы или линии расслоения вокруг выступов, отверстий или иных зон, ограничивающих поток. Это обычно хорошо видно в процессе установки на место ультразвуковых вставок, с натягом, или с соединениями внахлестку, что может создать высокую растягивающую нагрузку на компоненты (См. рис. 7).

 
  
Рисунок 7. Эффект коробления детали на примере типичного соединения внахлестку.

Установка размеров питателя в половину от номинальной толщины  стенок уменьшит количество проблем  с заполнением формы. Установка  правильных размеров воздушника позволит свести к минимуму неполный впрыск в форму, прижоги, деформацию и высокие значения остаточного напряжения, что в результате даст более стабильные технологии и прочные детали.

Формы деталей или их геометрия

 
Даже тогда, когда проектирование пластмассовой детали осуществлено на должном уровне, и надлежащее внимание уделено большинству проблемных зон, все же могут создаться такие  условия формования, которые ухудшат  состояние проблемных зон или  создадут новые проблемные зоны готовой  детали. То, что было «исключено при  проектировании», может появиться  снова. Ниже приведены примеры проблем, с которыми можно столкнуться, и  тех причин, которые их вызывают.

1)Плохая  размерная стабильность 
Результатом плохой размерной стабильности является то, что детали по-разному подходят друг к другу, или же они по-разному устанавливаются в ультразвуковое оборудование, от одного цикла к другому, от партии к партии, и от гнезда к гнезду. Разумеется, детали должны всегда подгоняться друг к другу одним и тем же образом для того, чтобы добиться осуществления правильной и надежной сварки. Различная степень «подогнанности» деталей дает различия в результатах сварки, что можно неоднократно наблюдать при изучении данных по сварке в виде различных расстояний оплавления, максимальных выходных мощностей, времени сварки, и, в результате, энергетических уровней. Например, плотная подгонка двух деталей потребует большего времени сварки, а это может привести к повреждению детали. Эту проблему можно преодолеть с помощью увеличения амплитуды сварки, но использовать это средство не рекомендуется. Слишком свободная подгонка деталей может привести к тому, что соединение произойдет не так, как это предусмотрено в проекте. Изменение размерности деталей, а также варьирование размеров деталей, изготавливаемых на формовочных установках с большим количеством гнезд, также влияет на то, как детали устанавливаются в сварное оборудование. Это может привести к непостоянству используемых сварных данных, маркировки или повреждению деталей оборудованием или же самим процессом сварки. Это нередко можно наблюдать при работе с деталями, произведенными на формовочных установках с большим количеством гнезд. Иногда эти проблемы можно решить за счет использования пленки из ПЭ между инструментарием и деталью. 
В такой нестабильности виноваты многие факторы самого различного характера; тем не менее, варьирование параметров при реализации формования приведет к таким изменениям геометрии деталей: изменение размеров впрыска даст следы утяжек на деталях (что повлияет на поверхность контакта консоли) или заусенцы (такие детали трудно правильно разместить в оборудовании) в отдельных зонах. В самых тяжелых случаях, линии оплавления (линии спая) могут оказаться недостаточно прочными для того, чтобы выдерживать усилие и вибрацию, воздействующие в процессе сварки. Такое состояние может возникнуть из-за: температур расплава и формы, различных процентных соотношений повторного измельчения, различных скоростей течения расплава и скоростей усадки материалов. Шагами в правильном направлении являются хороший стабильный процесс формования, повторяемый многократно, а также хорошо обслуживаемое оборудование, на котором работает хороший персонал.

2) Коробление 
Короблением называется состояние, при котором объект находится не в той форме, которая для него предназначалась, например, плоская планка загибается на концах, или стенка прогибается вместо того, чтобы оставаться прямой. Это может повлиять на сварку, так как препятствует надлежащему соединению компонентов конструкции. 
Например, если соединение внахлестку проектируется так, чтобы натяг составил 0,5 мм между корпусом и крышкой, а корпус прогибается наружу на 0,25 мм в своей центральной точке, у этой зоны не будет прочности. Тем не менее, чтобы решить эту проблему, может быть достаточно дополнить стенку креплением, обеспечив дополнительное прикрепление. Другим примером является ситуация, при которой горизонтальная стенка, на которую опирается конструкция, прогибается. Здесь зона, находящаяся в середине, не будет привариваться так же, как зоны, находящиеся на концах. В таких случаях справиться с этим может помочь увеличение усилия включения, хотя нагрузки в сварной области останутся (См. рис. 8).

  
Рисунок 8. Эффект, который дает утяжка в области контакта консоли

Коробление обычно появляется при первых впрысках новой  формовочной установки, когда процесс  еще не «запущен», и в деталях  есть остаточное напряжение. Детали с  сильным короблением отмечаются в ходе сварного процесса в тех  местах, где коробление расположено  лицом к инструменту. Примером может  служить небольшая направленная вверх выпуклая поверхность, которая  должна быть плоской, края которой подвергаются воздействию большей сжимающей  нагрузки со стороны консоли, чем  области, расположенные в середине. При этом края «засвечиваются» или  обдираются инструментами. 
Если коробление происходит не из-за недостатков конструкции, его можно свести к минимуму за счет изменения процесса формования. Увеличение времени выдерживания при литьевом формовании для того, чтобы позволить детали отверждаться в «плоском» состоянии, а также правильная регулировка объема подачи могут помочь в большинстве случаев. Коробление также уменьшают при использовании более высокой температуры расплава и более низкого давления литья, что позволяет снизить напряжение при формовании. Кроме того, введение вставок и ребер в конструкцию детали может помочь справиться с такими проблемами.

3) Следы утяжек 
Следы утяжек, или неровные поверхности детали, появляются либо в результате того, что в форму вводится недостаточное количество материала, либо того, что стенки имеют большую толщину в тех частях детали, где происходит усадка, по сравнению с зонами с более тонкими стенками. В этих участках происходит уменьшение контакта консоли и усилия, прикладываемого ультразвуковой консолью. Это уменьшает нагрев пластмассы и объем получаемого сварного соединения. Так же, как указано выше, те участки, которые контактируют с консолью, могут получать высокие силовые нагрузки, и на них могут оставаться отметины. 
Наиболее распространенной причиной образования следов утяжек обычно является недостаточный объем вводимого материала. Вырезание участков с толстыми стенками может быть использовано для предотвращения этих проблем, если с ними нельзя справиться с помощью изменения параметров формования. И снова ключом к решению проблем является правильной подбор температуры расплава и скорости подачи. Необходимо также обеспечить надлежащий отвод воздуха из формы.