超聲波塑料焊接避免應力集中的辦法
隨著塑料產品在汽車、電子、化工、醫藥、機械等行業的大量應用,傳統的塑料連接方法越來越不適應當今工業的大規模、自動化、高精度生產及環保的要求,也不能滿足外觀、連接強度及連接後尺寸精度的要求。由於超聲波塑料焊接具有突出的優點,如焊接時間短;沒有表麵損壞,不會產生外觀異常現象;熔接表麵無熔化;焊接部分以外的區域不發熱;工作場所無異味等,使其能夠適應產品的大批量生產和自動化控製,在現代工業中具有廣闊的發展前景。
當超聲波作用於塑料零件時,接觸麵之間和分子間的摩擦使結合處溫度劇升。當溫度高至足以使塑料熔化時,此兩零件之間將產生材料的“塑流”。當振動停止後,材料將在壓力下固化,而形成均勻的焊接。由於在超聲振動停止後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生流動,其流動的行為會影響焊接的質量和精度。采用合適的焊接接頭形式,能夠起到引導和控製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現,這種焊接形式容易在焊接區邊緣產生應力集中。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於保證焊接質量,同時有利於保證焊接後的尺寸精度和表麵質量。
避免焊接邊緣的應力集中,可以調節焊接工藝參數,如焊接時間、焊接壓力、焊接保壓時間都可以調節得比較低。由於焊接工藝參數改變同時也改變了焊接質量,可能焊接強度達不到要求。另一種辦法是使焊接麵積比工件有效使用麵積大,這樣焊接區變得很大。焊接完後切除掉應力集中的焊接邊緣部分,隻要保留部分麵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(一般是上麵的零件)的對接麵上有一條三角形棱。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,於是能夠避免應力集中。這樣可以在不改變工藝參數的情況下,避免焊接邊緣的應力集中,而且基本上能夠保證焊接強度
