超聲波塑料焊接避免應(yīng)力集中的辦法
隨著塑料產(chǎn)品在汽車、電子、化工、醫(yī)藥、機(jī)械等行業(yè)的大量應(yīng)用,傳統(tǒng)的塑料連接方法越來越不適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)的大規(guī)模、自動(dòng)化、高精度生產(chǎn)及環(huán)保的要求,也不能滿足外觀、連接強(qiáng)度及連接后尺寸精度的要求。由于超聲波塑料焊接具有突出的優(yōu)點(diǎn),如焊接時(shí)間短;沒有表面損壞,不會(huì)產(chǎn)生外觀異?，F(xiàn)象;熔接表面無熔化;焊接部分以外的區(qū)域不發(fā)熱;工作場(chǎng)所無異味等,使其能夠適應(yīng)產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)和自動(dòng)化控制,在現(xiàn)代工業(yè)中具有廣闊的發(fā)展前景。
當(dāng)超聲波作用于塑料零件時(shí),接觸面之間和分子間的摩擦使結(jié)合處溫度劇升。當(dāng)溫度高至足以使塑料熔化時(shí),此兩零件之間將產(chǎn)生材料的“塑流”。當(dāng)振動(dòng)停止后,材料將在壓力下固化,而形成均勻的焊接。由于在超聲振動(dòng)停止后要加壓使融化材料固化,此時(shí)的材料在高溫和高壓的作用下發(fā)生流動(dòng),其流動(dòng)的行為會(huì)影響焊接的質(zhì)量和精度。采用合適的焊接接頭形式,能夠起到引導(dǎo)和控制熔化材料流動(dòng)的作用。
超聲波塑料焊接避免應(yīng)力集中的辦法
用有限元方法對(duì)焊接件進(jìn)行應(yīng)力分析發(fā)現(xiàn),這種焊接形式容易在焊接區(qū)邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中。目前常用的焊接形式是平板層疊焊接,這樣焊接準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單,夾具也比較簡(jiǎn)單。采用合適的焊接接頭形式有利于保證焊接質(zhì)量,同時(shí)有利于保證焊接后的尺寸精度和表面質(zhì)量。
避免焊接邊緣的應(yīng)力集中,可以調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù),如焊接時(shí)間、焊接壓力、焊接保壓時(shí)間都可以調(diào)節(jié)得比較低。由于焊接工藝參數(shù)改變同時(shí)也改變了焊接質(zhì)量,可能焊接強(qiáng)度達(dá)不到要求。另一種辦法是使焊接面積比工件有效使用面積大,這樣焊接區(qū)變得很大。焊接完后切除掉應(yīng)力集中的焊接邊緣部分,只要保留部分面積能滿足使用的要求即可,但這種方法比較浪費(fèi)。
一種比較理想的避免焊接邊緣區(qū)域應(yīng)力集中的方法是改變焊接件的接口形狀。使焊接的其中一個(gè)零件(一般是上面的零件)的對(duì)接面上有一條三角形棱。這個(gè)棱使得兩工件焊接開始時(shí)是線接觸,能量通過它進(jìn)行傳遞,一般稱為導(dǎo)能筋。導(dǎo)能筋的存在使得熔化材料在壓力作用下有鋪展的空間,于是能夠避免應(yīng)力集中。這樣可以在不改變工藝參數(shù)的情況下,避免焊接邊緣的應(yīng)力集中,而且基本上能夠保證焊接強(qiáng)度
