汽车零部件的塑料焊接工艺

1.热板焊接
热板焊接设备可控制热板焊接模具横向或纵向移动,传动系统采用气动、液压驱动或伺服马达推动。热板焊接技术的优点是可应用于大小不同的工件,无面积限制,适用于任何焊接面,允许塑料余量补偿,焊接强度得到保证,还可根据各种材料的需要,调整焊接程序(如调整焊接温度、焊接时间、冷却时间、输入气压、熔接温度及转接时间等),在焊接过程中设备能保持良好的稳定性,能保证一致的焊接效果及工件加工后高度的准确性。水平热板焊接机还有一个特点就是可作90℃旋转以便清洗。热板焊接机的加工工期一般可分为:原位置(热板与上下模具不移动)、加热期(热板移向上、下模之间,上、下模下行热板热力使上、下工件焊接面溶解)、转接期(上、下模返回原位置,热板退出)、焊接及冷却期(上、下模接合,使工件同时焊接,并冷却成型)、返回原位置(上、下模分开,可取出已焊工件)。在早期汽车行业这些焊接设备使用相对比较普遍,但是随着对零件本身的结构、外形及使用寿命要求的不断提高,对其加工设备的要求也越来越高,并且由于设备的大小局限着被焊零件的大小,设计时需根据零件的大小来选择设备和设备驱动方式。主要的是零件加热区域大而且存在较大变形,另外焊接过程对焊接塑料有极性与无极性区分,导致现在超声波焊接和激光焊接等逐渐替代热板焊接。国内主要用来焊接的零件包括汽车塑料油箱、蓄电池、车尾灯、手套箱等。

2.激光焊接
激光焊接技术在现今医疗器械制造业中被广泛使用,在汽车行业中只有少量的厂家采用激光焊接进气管等,因为这是一门新型的焊接技术,在一定程度上还不是很成熟,但相信在不久的将来会因为它显著的焊接特点而被广泛应用。它的优点是可焊接TPE/TP或TPE产品;在无震动的情况下,可焊接尼龙、装有敏感电子零件的工件、三维焊接面,可节省成本,废品少。焊接过程中,树脂熔解少,表面能严密焊接起来,无飞边或溢胶的情况,允许刚性塑料件可在无溢胶及震荡下完成焊接。一般情况下无论工件大小,软性或不规则焊接面的工件都可均匀被焊,尤其是大规模生产高科技的微型零件更为合适。但因为激光传导是基于各种工件材料吸收激光的特性,几乎要求所有基体材料都要具有透激光特性,故有较大的局限性。“准同步”激光焊接技术是以扫描镜将激光光束按焊接的形状以10m/s的速度传送到焊接面,1s内可在焊接面上走动40次之多,焊接面周边塑料熔化,经加压后两工件焊接起来。激光焊接大致可分为:固体ND-YAG系统(激光光束由水晶产生)及DiodeSystem(高功率二级管激光器),CAD数据编程。所有材料都能与本体材料进行激光焊接,其中丙烯腈-丁二烯-苯乙烯适合与其他多种材料进行激光焊接,尼龙12、聚丙烯、聚乙烯只能与自己的本体材料进行焊接,其他材料对于激光焊接的适用性一般。

3.超声波焊接
超声波焊接技术早在上世纪60年代就已经被广泛运用,它有很多优点,如能够缩短生产时间,具成本效益,所以被广泛使用。但若要达到理想的熔接效果,需要考虑材料选取、零件设计及焊线设计等,另外它只局限于一些熔点低的塑料,还要考虑塑料的属性及熔接后工件所需要的拉力,是否要防水,以及焊头的空间及位置等。目前超声波焊接的种类大约可以分为点焊、单铆焊和双铆焊。点焊时焊接强度不高,但是不会产生较大的焊接头;单铆焊需要控制焊接压力,尽量确保塑料熔化后的焊接不会使焊头塑料由于压力断裂影响焊接牢度;双铆焊焊头塑料宽度较大,可能影响表面质量,但是焊接强度大。在实际生产应用中一定要根据需要合理选择正确的焊接方式,才能确保产品有的质量、外观以及熔合强度。这项技术主要应用于B5门板、立柱、仪表板等零部件焊接。

4.非标准型超声波焊接
非标准型超声波焊接适用熔接大型及复杂工件,由于大型复杂工件包含不同方向的熔接面,需同时焊接多个位置,标准机型已经不适用需要专机来实现生产,如汽车仪表板、门板、保险杠等。但是非标准型超声波焊接的设备一次性投入大,一台设备只能生产一种大型复杂零件,目前用不是很普遍。

5.震动摩擦焊接
震动摩擦焊接是通过气动或液压传动使模具在固定频率和振幅下对工件进行摩擦加热熔融从而实现焊接的过程。它是一门新的技术,具有效率高、工期短、质量好、噪声小、污染小等特点,可以逐渐解决表面问题焊接多种规格的零件,所有型号的设备均配备可以通用的相同标准组件,还可以根据工件的要求调整参数,设置自动追频功能。它所能焊接的塑料产品品种很多,几乎没有什么体积大小的限制,如门板、仪表板、立柱、进气歧管等。