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干货 | 塑胶件紧固工艺之七:热板焊接

10月前浏览1028
 
   
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什么是热板焊接

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。
热板焊接具体步骤
焊接前后剖面对比
焊接机器

 
   
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热板焊接的优缺点

热板焊接的优点是:     
  • 焊接强度高
  • 设备成本低
  • 工艺简单,对零部件的公差要求不严格
  • 多个零件可以同时焊接
  • 适用于大多数的热塑性塑料
  • 可以达到气密和水密的要求,可靠性好
  • 几乎适用于所有或大或小的塑胶件
  • 可以焊接形状复杂的塑胶件
     
热板焊接的缺点是:
  • 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
  • 在焊接区域容易产生飞边
  • 耗电量大
  • 塑料残质易附着在热板上(必须有相应的对策
  • 当不同种类的塑胶材料互相焊接时,会出现强度不足

 
   
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热板焊接的应用
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。


 
   
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热板焊接的材料选择
热板焊接的材料选择原则:     
  • 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℃)。
热板焊接的材料兼容性:     

 
   
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热板焊接的结构设计指南

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。

焊接前

多余的材料焊接后变成毛边
注意:
  • 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;

2. 焊接间隙的设计:     

焊接间隙的设计需要满足以下设计指南:

  • 不要在分模线、浇口和顶针区域设置焊接筋;

  • 焊接筋与周围特征(侧壁、其它零部件等)至少要保证1.52mm的间隙,以提供加热空间;

  • 加强筋附近应当具有足够的空间以放置溶化的材料,一般控制20%以上余量;

3. 焊接结构的类型:     
热板焊接的焊接结构包括无凸缘结构和凸缘结构
无凸缘结构:
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)。
无凸缘结构
无凸缘结构衍生设计
凸缘结构:
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。

常规凸缘结构
凸缘结构衍生设计
4. 常见焊接结构设计示例:   


 
   
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热板焊接的工艺参数推荐和常见问题及解决
热板焊接常用材料工艺参数设置推荐:
热板焊接常见问题及解决方法:    
—END—

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来源:降本设计
汽车焊接材料控制模具钣金
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首次发布时间:2023-10-24
最近编辑:10月前
钟元
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