超声波塑料焊接避免应力集中的办法
随着塑料产品在汽车、电子、化工、医药、机械等行业的大量应用,传统的塑料连接方法越来越不适应当今工业的大规模、自动化、高精度生产及环保的要求,也不能满足外观、连接强度及连接后尺寸精度的要求。由于超声波塑料焊接具有突出的优点,如焊接时间短;没有表面损坏,不会产生外观异常现象;熔接表面无熔化;焊接部分以外的区域不发热;工作场所无异味等,使其能够适应产品的大批量生产和自动化控制,在现代工业中具有广阔的发展前景。
当超声波作用于塑料零件时,接触面之间和分子间的摩擦使结合处温度剧升。当温度高至足以使塑料熔化时,此两零件之间将产生材料的“塑流”。当振动停止后,材料将在压力下固化,而形成均匀的焊接。由于在超声振动停止后要加压使融化材料固化,此时的材料在高温和高压的作用下发生流动,其流动的行为会影响焊接的质量和精度。采用合适的焊接接头形式,能够起到引导和控制熔化材料流动的作用。
超声波塑料焊接避免应力集中的办法
用有限元方法对焊接件进行应力分析发现,这种焊接形式容易在焊接区边缘产生应力集中。目前常用的焊接形式是平板层叠焊接,这样焊接准备工作简单,夹具也比较简单。采用合适的焊接接头形式有利于保证焊接质量,同时有利于保证焊接后的尺寸精度和表面质量。
避免焊接边缘的应力集中,可以调节焊接工艺参数,如焊接时间、焊接压力、焊接保压时间都可以调节得比较低。由于焊接工艺参数改变同时也改变了焊接质量,可能焊接强度达不到要求。另一种办法是使焊接面积比工件有效使用面积大,这样焊接区变得很大。焊接完后切除掉应力集中的焊接边缘部分,只要保留部分面积能满足使用的要求即可,但这种方法比较浪费。
一种比较理想的避免焊接边缘区域应力集中的方法是改变焊接件的接口形状。使焊接的其中一个零件(一般是上面的零件)的对接面上有一条三角形棱。这个棱使得两工件焊接开始时是线接触,能量通过它进行传递,一般称为导能筋。导能筋的存在使得熔化材料在压力作用下有铺展的空间,于是能够避免应力集中。这样可以在不改变工艺参数的情况下,避免焊接边缘的应力集中,而且基本上能够保证焊接强度
