振动摩擦焊接技术自20世纪70年代诞生以来，以其焊接强度高、节约成本等优良特性得到了人们的认可，目前已成为许多领域塑料产品的选焊接工艺，例如汽车领域的发动机进气歧管、中控台及电控装置等。

欣宇振动摩擦焊接简介

1.振动摩擦焊接的原理

振动摩擦焊接根据振动轨迹可以分为：线性振动摩擦焊接以及轨道式振动摩擦焊接。线性振动摩擦塑料焊接基于振动生热的原理，通过对两件塑料焊接工件施加一定的压力(F），使塑料工件的焊接面(A)紧贴在一起，同时使两塑料焊接工件中的一件工件相对另一固定工件以一定的位移或振幅做往复运动(a)。通过振动摩擦(FR)而产生热量达到塑料焊接所要求的熔融温度，从而终完成塑料工件的焊接。振动摩擦焊接机焊接后，两塑料工件便被紧密地固化在一起而成为一个紧密的结合体。

轨道式振动摩擦焊接是一种利用摩擦热能焊接的方法。在进行轨道式振动摩擦焊接时，上部的工件以固定的速度进行轨道运动（向各个方向的圆周运动），运动所产生的热能可使两个塑料件的焊接部分达到熔点。一旦塑料开始熔化，该种运动立刻停止，两个工件的焊接部分就会发生凝固，从而牢牢地连接在一起。由于小的夹持力可使工件产生小程度的变形，因此直径在10in（254mm）以内的工件适合采用该种焊接方法。

2.欣宇振动摩擦焊接的发展历史

作为振动摩擦焊接技术的研发公司，东莞欣宇超声波机械有限公司（以下简称“欣宇机械"）的技术进展代表了欣宇振动摩擦焊接技术的发展历程。2010欣宇机械成功研发了台线性振动摩擦焊接机被用于广汽汽车公司的碳罐产品的焊接应用；2012年，欣宇机械开发了大型振动摩擦焊接机，运用于汽车仪表盘的焊接生产；2014年，欣宇机械成功开发了台轨道式振动头的振动摩擦焊接机，以满足大型汽车仪表盘的焊接要求；2016年，欣宇机械开发了更的振动摩擦焊接机，满足了汽车的空气进气歧管系统的生产要求！

欣宇机械的振动摩擦焊接设备

根据焊接材料特性、焊接工件尺寸、焊接区域、模具重量和焊接时间的不同，欣宇可为客户提供5款以上的焊接设备来满足其不同塑料焊接的设计和应用。欣宇振动摩擦焊接机所具有的特点包括：深度焊接控制 （包括深度和相对深度）；可调时间控制；可调压力控制；可调振幅控制；所有调节具备“+/-"、“高-低"限制保护。

欣宇振动摩擦焊接机的技术创新主要体现在以下几个方面：

1.特殊设计的设备机架

振动摩擦焊接机设备机架的设计经过了有限元软件的分析优化，故而采用一定形状的钢材焊接制成。该机架具有足够的强度和刚度。除设备的电气控制，其他所有机械零件如台面、液压及气动元件等，都被安装在设备机架上。

由于振动摩擦焊接机工作时机架需承受一定的冲击，因此机架安装脚采用带橡皮缓冲并可调节高度的结构来保证机器正常工作并降低运行时的噪声。

为确保机架长时间的良好工作状况，机架除采用经有限元分析优化的设计外，还经过了机架加速度的测量和机架临界点的应力测试验证。

2.欣宇的振动头

欣宇的振动头的工作原理如下：由振动电源控制左右两边的电磁线圈产生交互式的磁力作用在振动头上。振动头中的弹性零件控制共振的特性，并保证振动过程中上模具原位中心和抵消垂直焊接压力。

由于采用了的振动电源驱动并控制振动头的振动，欣宇的振动摩擦焊接设备实现了振动头振动频率与机械共振频率的一致性，从而可以获得更优的能量转化率。

3.工作台面

台面上预先放置下模具，待模具中放入焊接塑料工件后，由台面驱动系统上升台面与安装在振动头上的上模合模夹紧。在台面的两边安装有导向柱机构，使得工作台面只能垂直移动，并靠额外增加的重量限制它在振动摩擦焊接时的水平移动。此外，工作台面还可预装模具快速夹紧装置，以使用户在多品种生产时能够换模。

4.驱动系统

根据设备型号的不同，采用液压或气动系统进行工作台面的驱动，并在设备焊接运行中通过系统的闭环控制技术来精确控制焊接压力等参数。

5.隔音罩

由于独立封闭的罩壳单元和在操作处的垂直移动的移动门将振动摩擦设备罩住，因而可将设备运行时的噪声降低至85 dB(A)以下。此外，经过优化设计的隔音罩后方的设备维护门，为在大型振动摩擦焊接设备后门快速换模以进行多品种塑料焊接提供了方便。

6.设备控制系统

欣宇不同型号的振动摩擦焊接设备均配备了可编程的PLC带触摸屏控制，使设备用户能够方便设置、保存多组焊接应用参数以便于快速换线——在同一设备上实施多品种的生产。

振动摩擦焊接的典型应用

1.线性振动摩擦焊接在汽车发动机进气歧管生产中的应用

振动摩擦焊接机进气歧管（Air Intake Manifold）是发动机关键的部件之一，其功能是将前端总进气平均分配至发动机各缸室，并为各缸室提供充足而均匀的混合气，它对于发动机的动力性和油耗有着至关重要的影响。

传统进气歧管一般由铸铁或铝合金材料铸成，由于在进气歧管上安装有很多发动机进气和电喷系统，因而在制造这种结构复杂、弧度大的金属进气歧管时常常面临着制造工艺方面的困难，其成品率很难保证。

1990年，德国宝马公司了熔芯法生产塑料进气歧管技术，之后，塑料进气歧管以其重量轻、成本低及性能好等特点迅速取代了金属进气歧管，目前国内超过90%的发动机都配备了塑料进气歧管。时至今日，熔芯法由于存在成本高、能耗高及周期长的缺点，已基本被振动摩擦焊接工艺所取代。

振动摩擦焊接机由于进气歧管直接与发动机连接，工作环境恶劣，因此所用材料为耐高温、化学稳定性好的PA6或PA66材料，这些材料一般含有25%~35%的玻纤，以克服尼龙材料易吸水的缺点（吸水可导致收缩率增大及强度下降）。

振动摩擦焊接机塑料进气歧管的如下特征决定了振动摩擦焊接是其理想的焊接工艺：采用的材料为尼龙加玻纤，该材料的熔点高，焊接需要较大压力；尺寸较大、形状复杂，超声波和激光焊接无法满足要求；焊接强度要求高，传统的热板焊接工艺因存在材料降解致使焊接强度不能满足要求。

对于焊接进气歧管、助力转向罐之类的高压容器，线性振动摩擦焊接机的停振耗时这项指标非常关键。所谓停振耗时，是指在达到设定的焊接深度或焊接时间后焊接机的振动头从所设定的振幅（通常为单边0.9mm）降到零所需要的时间。这个时间越短则焊接强度越高，因为停振耗时长，会使原本已结合到一起的焊接区域重新撕裂，从而降低了焊接强度。欣宇新一代系统现已装备全系列机型，该系统能提供短至5ms的停振耗时，已成为大部分发动机周边配套厂家的焊接机的必选装置。