超聲波塑料焊接避免應力集中的辦法
隨著塑料產(chǎn)品在汽車、電子、化工、醫(yī)藥、機械等行業(yè)的大量應用,傳統(tǒng)的塑料連接方法越來越不適應當今工業(yè)的大規(guī)模、自動化、高精度生產(chǎn)及環(huán)保的要求,也不能滿足外觀、連接強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,如焊接時間短;沒有表面損壞,不會產(chǎn)生外觀異常現(xiàn)象;熔接表面無熔化;焊接部分以外的區(qū)域不發(fā)熱;工作場所無異味等,使其能夠適應產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)和自動化控制,在現(xiàn)代工業(yè)中具有廣闊的發(fā)展前景。
當超聲波作用于塑料零件時,接觸面之間和分子間的摩擦使結(jié)合處溫度劇升。當溫度高至足以使塑料熔化時,此兩零件之間將產(chǎn)生材料的“塑流”。當振動停止后,材料將在壓力下固化,而形成均勻的焊接。由于在超聲振動停止后要加壓使融化材料固化,此時的材料在高溫和高壓的作用下發(fā)生流動,其流動的行為會影響焊接的質(zhì)量和精度。采用合適的焊接接頭形式,能夠起到引導和控制熔化材料流動的作用。
超聲波塑料焊接避免應力集中的辦法
用有限元方法對焊接件進行應力分析發(fā)現(xiàn),這種焊接形式容易在焊接區(qū)邊緣產(chǎn)生應力集中。目前常用的焊接形式是平板層疊焊接,這樣焊接準備工作簡單,夾具也比較簡單。采用合適的焊接接頭形式有利于保證焊接質(zhì)量,同時有利于保證焊接后的尺寸精度和表面質(zhì)量。
避免焊接邊緣的應力集中,可以調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù),如焊接時間、焊接壓力、焊接保壓時間都可以調(diào)節(jié)得比較低。由于焊接工藝參數(shù)改變同時也改變了焊接質(zhì)量,可能焊接強度達不到要求。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。
一種比較理想的避免焊接邊緣區(qū)域應力集中的方法是改變焊接件的接口形狀。使焊接的其中一個零件(一般是上面的零件)的對接面上有一條三角形棱。這個棱使得兩工件焊接開始時是線接觸,能量通過它進行傳遞,一般稱為導能筋。導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,避免焊接邊緣的應力集中,而且基本上能夠保證焊接強度
