在塑膠射出中，如果是採用側進澆這類的澆口型式，就勢必需要有剪切澆口的後處理製程才能將成品與流道分離，而剪切澆口的方式很多種，最粗糙的人工折斷、斜口鉗剪斷、衝切機、熱剪切、雷射切斷、超音波剪切等，因應各工廠的製程能力或產品的特性並沒有一定正確的方法，只要是符合成本效益與產品出貨的標準都是好方法。而今天要探討的是一般比較少採用的超音波剪切，先來了解什麼情況適合使用，並且該怎麼用，而流道上是否有可以配合超音波剪切的設計手法呢?本篇就來好好解釋給各位同學!
概述
超音波剪切就是用超音波熔接機來實施，只是使用不同的振頻參數來達到塑膠件切斷或是熔接的效果，因此一樣是透過焊頭壓住產品傳送振動能量至產品身上，而其中剪切效果是使塑膠製品產生瞬間高速振動使其餘結構最脆弱處甩斷，跟一般所謂的超音波切割刀的原理是不一樣的。 因此射出成型的緻密性，流道本身的結構特性才是超音波剪切是否良好的關鍵所在，參數只是用於輔助強化斷裂的效果。
振動能量透過接觸面傳遞至產品內並向外傳遞，當傳遞到未支撐處時物體受瞬間震盪而甩動，而一般進澆口為結構脆弱處，因此會造成斷裂而成剪切效果。
想了解有關管螺紋、直螺紋、錐螺紋、尺寸表示、英制管螺紋、公制管螺紋的知識嗎？
延伸閱讀：《管螺紋百百種 你都認識嗎?》
工作原理
超音波熔接機工作的流程有三個階段 : 觸發 —> 發振 —> 保壓
1.觸發 : 指焊頭下降到發振這段間的過程，主要兩種控制模式，延遲觸發、壓力觸發。 所謂延遲觸發就是用時間控制什麼時候發出振頻，跟焊頭下降的速度做配合，可以是先發出振頻再碰到塑膠產品進行振斷，也可以是焊頭先壓住塑膠產品再發出振頻，一般來說若是要做熔接且範圍較大的塑膠才需要提前發振外，在剪切的行為中，都是先讓焊頭壓住塑膠才發振，如果提前發振，會導致產品偏移使澆口斷面不夠平順。 而壓力觸發則是指焊頭下壓到塑膠至指定的壓力值後才發出振頻，壓力值的設定要依塑膠的結構以及固定方式而定，過大的壓力會造成塑膠受應力位置不準確，而造成斷裂位置靠前，過小的壓力則造成塑膠未壓實，受振切時穩定度會不佳。
2.發振 : 現在的熔接機基本上有幾種控制模式，有固定能量、固定熔接時間、固定位置三種。 固定能量就是指定發出的能量(功率)大小，一旦達到該功率就停止發振; 固定熔接時間則是指定發振多久才停止; 而固定位置是焊頭再移動到指定深度後就停止發振。 當拿到一個新產品做測試時，由於設定能量的視窗較大，難以預抓要多少能量，因此通常會先採用固定熔接時間來做測試，從短時間慢慢拉長直到合理的剪切成果，再去鎖定要使用的能量範圍。 固定能量的控制方式可以確保每次輸出的功率一致，剪切的狀況也會穩定，適合生產多量，因此最終都會以固定能量模式來生產。 在調整振動時主要透過功率、振幅、熔接時間來做調整。 其中振幅與功率決定了強度，值越高代表震盪越劇烈，但越劇烈不代表剪切效果較佳。在做剪切時，我們會希望斷裂的位置在澆口與成品的相接面，所以進澆口的截面一般會縮小，形成一個最窄最脆弱的地方。而能量是從焊頭一路向外傳播的，當傳遞到足以斷裂的位置時就會斷開了，因此若功率或振幅太強，在還沒走到澆口處時，就可能足以斷裂，造成澆口殘留量過多。
熔接時間的長短通常會跟能量做個配合，一般振幅高，熔接時間就會取短，如果能量又大且熔接時間又長，那麼塑膠件可能會產生碎裂的情況，甚或破壞產品本身的結構強度。 再剪切的情況下都不宜將熔接時間拉長，熔接時間一長，功率也無法準確控制，產品的剪澆品質會無法穩定，鏟肉、破損的狀況會易發。
3.保壓 : 焊頭停止發振後，會停留一段時間才離開，這段時間就是保壓。保壓的用意是給塑膠件緩衝應力效應的過程，對熔接來說影響較大，而對於剪切來說，保壓時間短或甚至沒有恐造成流道在晃動時未受到焊頭足夠的抵壓，故造成甩動過大而噴飛產品，這狀況對於微小件較需留意。
想了解有關咬花、咬花規格表、vdi 咬花、mt11010咬花、SPI的知識嗎？
延伸閱讀：《咬花規範總是搞不清嗎？咬花種類與等級一次學會》
治具設計
需要設計的東西有振頭以及承盤兩者。振頭的部分由於材料的特殊性以及需要用軟體進行超聲波模擬，所以一般都是由銲接機的廠商來製造，而承盤這類單純的金屬加工件，使用單位可以自行處理。
承盤上的限位特徵按造流道形狀做仿型，周邊間隙取單邊0.1，而流道下沉的深度取流道高度一半即可。頂針特徵與中心頂針特徵完全避讓。
承盤下會裝彈簧做緩衝，主要是為了緩衝焊頭下壓的壓力，如前面所提，過大的壓力會造成塑膠受應力位置不準確，造成斷裂位置不理想。
流道設計
除了藉由參數、治具來優化剪切的效果，塑膠件本身的結構才是關鍵所在，因此我們可以透過改變一些特徵來加強切斷的效果。
振點是於欲斷裂處設置一個凸台，以加強斷裂處的段差差異，超音波能量傳遞時就會更容易於該位置產生集中應力效果，而一般會設置於母模側較不會影響射出成型的結果。
而除了以上的方法外，超音波剪切的效果要好，塑膠成品本身的品質很重要，若塑料烘料不足，或是成型時保壓不足，造成塑膠件緻密度不夠，超音波很容易將其振碎，奕或提前斷裂。而流道本身也要夠平整，若流道有彎曲，會造成焊頭提前過壓塑膠件，等同造成壓力值過大的狀態，若採壓力模式，會造成振動會過早發出。 因此有效確保塑膠件的成型品質才能顯現出超音波剪切的效果。
Reference
- 圖中設備取自台中-速捷超音波機械有限公司 官網https://www.shujye.com.tw/
