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干货 | 塑胶件紧固工艺之六:振动焊接

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1. 振动焊接介绍
1.1  振动焊接的概念
振动焊接是基于摩擦焊接的原理,两个塑胶件被压紧,其中一个塑胶件以一定的频率和振幅振动,使其相对另一个塑胶件做往复位移,从而产生摩擦热和剪切热使得焊接面达到充分熔融状态,在保压下冷却并固化,其连接处强度相当于与本体强度。



1.2  振动焊接的4个阶段
如下图所示,振动焊接分以下4个阶段:
阶段1:固体状态摩擦(开始溶化);
阶段2:形成不稳当熔融层(熔融层开始向外溢出);
阶段3:熔融稳当阶段,熔融物的溢出量与生成量处于平衡状态;
阶段4:停止振动,固化焊接面;

1.3  振动焊接机
振动焊接机如图所示:
1.4  振动焊接的优缺点

振动焊接的优点是:

  • 适用几乎所有的热塑性塑料。
  • 可焊接不规则、形状复杂的零件。
  • 可焊接大型零件。
  • 焊接强度高,连接可靠。
  • 能一次焊接多个零件。
  • 无需借助其它结合物质。
  • 无臭味,不会造成环保问题。
  • 对于受潮(需干燥处理)与含高量添加物(高达45%)之塑料有良好的焊接效果;对于焊接表面的污染和杂质具有很高的容忍度。
  • 耗电量低。
  • 容易实现自动化生产。


振动焊接的缺点是:
  • 焊接面为10度以内的平面。

  • 塑胶件自身要坚固,能承受振动摩擦产生的能量,比较薄的壁容易破裂。

  • 若焊接结构的设计不合理,有时外观会有溢料产生


其它塑料焊接方式与振动焊接相比,存在着以下缺点:


1.5  振动焊接与超声波焊接的区别

振动焊接和超声波焊接都依靠振动产生热能而使两个塑胶件紧固成一体,这常常会让人误以为是同一种焊接方式;其实,二者存在本质区别。


焊接方向的不同

振动焊接:平行于(或近似平行于)塑胶件的焊接面;
超声波焊接:垂直于(或近似垂直于塑胶件的焊接面;

振动频率的不同

振动焊接:每秒钟120~140次,即120~140赫兹
超声波焊接:每秒钟20,000~40,000次,即20~40千赫兹

振幅的不同

振动焊接:高频振动0.4~1.8mm,低频振动1.8~4.0mm
超声波焊接:0.025~0.125mm

焊接时间的不同

振动焊接:5~10秒
超声波焊接:1~3秒

焊接的塑胶件尺寸不同

振动焊接:尺寸不限,可大可小
超声波焊接:中小型零件,最大不超过250X300mm

2. 适用于振动焊接的塑胶材料
振动焊接可以焊接同种塑料同种类型,例如ABS与ABS;

可以焊接同种塑料不同类型,例如同种塑料填充类型和非填充类型

振动焊接可以焊接不同种塑料,不同塑料兼容性如下图所示。


振动焊接的强度如下图所示。


3. 振动焊接的结构设计
3.1  振动焊接结构设计指南
振动焊接的基本结构包括对焊型和型。


在进行具体的结构设计时,需要为熔接的塑料提供足够的空间。

振动焊接产生的应力较大,需要通过设计保证塑胶件具有足够的强度。


也可通过治具对塑胶件进行支撑。


3.2  振动焊接结构设计的具体案例

汽车进气歧管


车灯


密封罐焊接

无凸沿、两侧无溢料、且运动方向与振动方向相同

用于阀盖的焊接,两侧无溢料

避免两侧溢料

位移较小,但焊接强度要求较高

位置狭窄,容器较大(洗衣机、洗碗机等


用于透明材料溢料少,外观优良

用于较薄容器盖子的焊接

用于较薄且有压力容器盖子的焊接

无凸沿产品的焊接,常用于ABS

用于高压力产品(如储液容器)
有凸沿,高压力容器焊接

把一个工件如金属或PCBA放入塑胶件内,在一个焊接周期内同时焊接

焊接金属过滤网


4. 振动焊接的典型应用
洗衣机盖

马桶座圈


灯具


发动机控制器


气缸头盖子


墨盒


游戏机


水箱

END—

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来源:降本设计
振动汽车焊接材料游戏控制钣金
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首次发布时间:2023-10-24
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钟元
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