振動摩擦焊接
關注創建者：匿名 創建時間：2022-07-04
振動摩擦焊接的實例教程
由于汽車向輕量化、集成化的趨勢發展，很多結構相對復雜的PP-Talc40%產品不能通過一次注塑成型，因而需要通過焊接技術將不同塑料零部件焊接在一起。
振動摩擦焊接方法主要是兩個塑料件在一定的壓緊力、振幅和頻率下，通過高頻振動使得焊接樣品相互摩擦產生熱量，熔融固化以及冷卻后，達到永久性連接的目的，因為其大位移運動，產生足夠熱量，從而能完成高強度焊接。同時材料兼容性比其他的焊接方法（包括熱板焊接、激光焊接、超聲波焊接）更好，能夠焊接得到較高焊接強度和良好的密封性，因而廣泛應用于發動機進氣歧管、碳罐、儀表盤、尾燈等部位。
目前，已有相關文獻研究了不同PP體系焊接性能的規律，但是對于滑石粉填充PP，尤其是PP-Talc40%體系，不同的焊接工藝對其焊接性能的影響卻研究較少。
本文以PP-Talc40%體系為原料，通過注塑成型制備焊接樣條。采用試驗設計方法（DOE），研究了焊接深度、壓緊力以及振幅三個主要因子對焊接強度的影響。同時探究了不同的焊接工藝，包括：深度、振幅、壓緊參數以及焊接工位等對PP-Talc40%體系焊接強度的影響。
2、結果與討論
2.1DOE試驗方案
利用DOE試驗設計方法，進行3因子，5水平振動摩擦焊接試驗，在進行單工位焊接過程中，當焊接壓緊參數超過4 MPa時，上下模具相互接觸擠壓過程中，已經發生破壞，無法進行焊接，因而在單工位焊接過程中，控制壓緊參數為3 MPa。焊接后的樣條進行拉伸強度測試，試驗結果如表1所示。
表1不同影響因素下PP-Talc40%焊接強度試驗結果
從焊接強度的主效應圖1（A）中可以看出，隨著焊接振幅從0.6 mm增加到1.8 mm而增加。若想該材料獲得較高的焊接強度，焊接振幅需不低于1.2 mm，焊接深度不低于1.0 mm。
展開 目前，在市場上已有多種焊接技術被用于塑料零部件的焊接，包括：超聲波焊接、熱板焊接、激光焊接、振動摩擦焊接、紅外線焊接、熱樁焊接以及熱風焊接等。在這些焊接工藝中，紅外線焊接技術以其特有的優勢而越來越受到市場的青睞。該技術的一大優點是，它是采用非接觸式的加熱方式對塑料工件進行加熱。兩個待焊接的零件表面在紅外線的照射下可快速熔化,經壓合冷卻后即粘接在一起，并可獲得極高的焊接強度。這就意味著即使是復雜的三維待焊接面也可以被塑化，相應地，很多采用其他焊接工藝不能實現的設計方案在此就能夠被輕易地實現。因此,紅外線焊接技術尤其適用于復雜曲面的零件以及大型結構性塑料零件。
實踐表明，經紅外線焊接后的兩個部件，它們之間的接合強度遠比采用其他焊接工藝的強度要高。部件間的焊縫可達到100%的氣密性,因而不會有漏風或漏液體的現象發生。與汽車行業中經常使用的振動摩擦焊接技術相比，經紅外線焊接的部件不會在焊縫處出現焊渣或飛邊,因此對于大型汽車零部件，如儀表板、中控臺和門護板等，以及一些復雜曲面的小型部件，如過濾器、排風系統元件和剎車油盤等極為適用。
作為一家擁有多種焊接技術的制造商，德國FRIMO公司提供的紅外線焊接設備是一種基于短波紅外線的發生器, 其特點是啟動和關閉都非常迅速。在快速移動到待加熱的塑料零件表面后，僅需短短的數十秒鐘，即可將工件的表面按設定的深度快速塑化。一般，塑化時間最多只需要12s，當然，這還取決于待焊接零件的材料的特性。
與其他的紅外線焊接技術所不同的是，FRIMO的紅外線發生器采用了先進的控制系統, 其精確的無級調節機制可以讓操作人員通過精確定位來最優地控制焊接過程。操作人員可根據曲面結構，單獨對每個紅外線加熱器的功率進行設置，以保證零件的各個部分熔化的一致性，從而取得良好的焊接質量。
為了避免紅外線輻射到那些不需要加熱的區域，通常要使用所謂的“屏蔽板”。
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裝配工藝是儀表板生產必不可少的工藝，通過卡角、螺絲、粘結、焊接等方法將各種零件組
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等，在儀表板的制造中起著不可或缺的作用。
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