焊接技術(shù)
十大設(shè)計(jì)竅門: 共十章 By Jürgen Hasenauer, Dieter Küper, Jost E. Laumeyer and Ian Welsh 焊接技術(shù) 最佳裝配技術(shù)---第二部分 除了在本系列第7部分中所描述的裝配技術(shù)外，塑料零件連接中還可以使用許多其他不同 的焊接方法。為確保低成本、有效功能設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的早期階段，十分有必要選擇一種 適宜的焊接方法，并對(duì)所需連接幾何形狀給予充分考慮。 對(duì)不用其他裝配零件而永久性聯(lián)結(jié)的塑料零件的裝配可采用焊接方法。焊接方法的選擇 依據(jù)以下幾種標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)模塑零件的幾何形狀，所使用的原料, 成本、總生產(chǎn)周期的綜合因素，裝配部位所要求的機(jī)械性能和外觀質(zhì)量。 [pic] 不同焊接方法 大規(guī)模生產(chǎn)中，有許多不同的廉價(jià)的焊接方法。最常用的塑料工程零件的焊接方法有（ 圖1）： o 高溫工具焊接 o 旋轉(zhuǎn)焊接 o 振動(dòng)焊接 o 超聲焊接 其他方法有： o 高頻焊接 o 感應(yīng)焊接 o 熱氣焊接 還有一些新的方法正在開發(fā)中（例如激光焊接），但尚未在工業(yè)中獲得廣泛使用。 在所有方法中，都要使用加熱（使塑料表面融化再粘接）和加壓。通常通過接觸或輻射 發(fā)熱、內(nèi)部或外部摩擦發(fā)熱，或用電加熱等方式提供熱量。 選擇合適方法 為得到高質(zhì)量、重復(fù)性好的焊接質(zhì)量，需要選擇一種合適的焊接方法，以使焊接參數(shù)最 優(yōu)化，并確保需要焊接的零件設(shè)計(jì)正確，與所選用的焊接方法相匹配。焊機(jī)制造商不僅 要提供標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，還要提供適合各種各樣焊接任務(wù)的特殊焊接設(shè)備。在決定選用某種焊 接方法前，與設(shè)備制造商或樹脂供應(yīng)商進(jìn)行商議探討是十分明智的選擇。 不同的焊接特點(diǎn) 從理論上講，所有熱塑性塑料都是可以焊接的。但是有時(shí)塑料的焊接性能相當(dāng)不同。非 晶態(tài)聚合物和半結(jié)晶聚合物不能焊接在一起。由于水氣會(huì)影響焊接質(zhì)量，所以尼龍等吸 水性塑料焊接前需要預(yù)先干燥。為使焊接質(zhì)量最好，尼龍零件最好注塑后立即焊接，或 焊接前將之放在干燥環(huán)境中。玻璃纖維和穩(wěn)定劑等樹脂添加劑同樣會(huì)影響焊接質(zhì)量。選 擇適宜的工藝參數(shù)和零件設(shè)計(jì)，未增強(qiáng)塑料的焊接裝配件的強(qiáng)度可以和其原料相媲美。 對(duì)于玻璃纖維增強(qiáng)塑料而言，在焊接區(qū)域上，由于纖維分離和再取向使得強(qiáng)度減弱，這 一點(diǎn)在設(shè)計(jì)中必須予以考慮。 [pic] 圖2 正確的焊接設(shè)計(jì) 高質(zhì)量焊接的基本保證在于焊接剖面的正確設(shè)計(jì)。在圖2和圖3中所示剖面圖中顯示了正 確的基本設(shè)計(jì)。如果對(duì)焊接區(qū)域外觀有特殊審美要求，則需要考慮特殊幾何形狀。 [pic] 圖3 此圖給出通過凹槽以吸收多余材料，從而避免飛邊（圖4）。薄壁零件設(shè)計(jì)時(shí)需要在零件 雙方之間加入一個(gè)導(dǎo)槽，這樣，當(dāng)使用一定的焊接壓力時(shí)，零件壁不會(huì)移動(dòng)而偏離預(yù)定 位置。 [pic] 圖4 [pic] 圖5 超聲焊接的特點(diǎn) 半結(jié)晶聚合物熔點(diǎn)變化劇烈，當(dāng)加熱時(shí)，聚合物瞬間從固相轉(zhuǎn)變成液相。因此，對(duì)半結(jié) 晶塑料的超聲焊接中，最好使用剪切焊接（圖5）。由于非晶態(tài)塑料有一個(gè)軟化范圍，所 以非晶態(tài)塑料的焊接設(shè)計(jì)相對(duì)次要些。圖6給出近聲場和遠(yuǎn)聲場焊接方法的示意圖。靠著 接觸點(diǎn)之間距離的不同，超聲波將擺動(dòng)傳至工件內(nèi)，并使接觸面間粘合連接起來?？偟?說來，近聲場焊接對(duì)所有塑料都會(huì)有很好的效果。對(duì)于低彈模數(shù)塑料的焊接最好采用近 聲場焊接方法。 [pic] 圖 6
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