干货 | 塑胶件紧固工艺之七:热板焊接
热板焊接可能是最简单的塑料焊接技术,但这种方式特别适合于需要大面积焊接的大型塑胶件的焊接。
热板焊接(hot plate welding)是指由热板产生热量对两个塑胶件加热,使其达到熔化状态,再施加一定的压力使得两个塑胶件融合成一体。
- 由热板产生的热量使塑胶件软化,生产周期较长。小的塑胶件需要15秒,而大的塑胶件甚至需要几分钟
热板焊接的应用案例包括车灯、汽车水箱、洗衣机出水栓、汽车车门、仪表台、中控、风道、塑料水箱、油壶、灯具、容器、蓄电池、蒸汽烫斗、进气歧管、碳罐、仪表盘、摩托车沥青器、洗衣机塑料杯平衡器、座椅头枕、扶手面板、手套箱和安全气囊等。
大多数的热塑性塑料都可以使用热板焊接,包括ASA、ABS、PA、PBT、PC、PE、PET、PMMA、PVC、POM、PPO、PPS、PP、PSU、PVDF和TPE;
塑料合金也可以使用热板焊接,包括PMMA/ABS、PMMA/PVC、PMMA/PS和PC/PBT等;其它一些塑料合金例如PVC/ABS和HDPE/PP等,不利于使用热板焊接。
材料尽量保持一致,否则不同材料间不具备相融性无法保证焊接强度;
- 玻纤和滑石粉可以加入到塑料中,比例不能超过30%;玻纤不会融化也不会重新分布,这会影响焊接强度;
- 热板材料应具有良好的导热性能,为了防止熔融的塑料在热板上产生粘模,可以在热板表面涂上一层聚四氟乙烯(热板温度低于250℃,高于250℃时,聚四氟乙烯会分解)或镀铍青铜(热板温度高于250℃)。
热板焊接的结构设计对于焊接强度和可靠性至关重,热板焊接的目的是焊接处的强度能够等同于本体强度,为此,必须遵循相关结构设计指南。
1. 焊接筋的设计:
焊接筋上必须具有多余的材料,该部分材料经过焊接周期中的溶化阶段(红色)和连接(阶段)后会以毛边的形式转移到焊接筋外部。
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当塑胶件的加工精度较差时,焊接筋的尺寸应当较大;
最小化焊接角度,最大不超过30度。与焊接压力方向垂直的平面焊接是最理想的;
焊接筋在焊接时会承受加大的压力,因此必须设计焊接治具能够直接支撑焊接筋;
尽量在两个焊接零件之间设计定位特征,通过焊接治具的对齐成本较高,而且效果差。
一个完美的焊接结构设计是:合理的焊接筋设计,合理结构以进行毛边控制、零部件定位、以及与焊接治具的配合;
永远保证两个焊接面互相平行;
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焊接间隙的设计需要满足以下设计指南:
适用于壁厚相对较厚、焊接强度要求不高或外观要求较高的塑胶件焊接。针对焊接溢胶问题,可以增加溢胶槽(其形式多样)。
相对于无凸缘结构,凸缘结构增加了焊接面宽度及焊缝强度,增强了结构强度,其适合于尺寸较大、焊接强度要求较高且外观要求较低的塑胶件焊接。针对外观及内部要求,可以单侧或双侧增加溢胶槽,其形式多样。
▲凸缘结构衍生设计
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