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振动摩擦焊接原理和焊缝设计(中)-焊缝设计

2023年01月25日 11:14:12      来源:苏州昕源辰机械设备有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:0

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和其它塑料焊接工艺一样,焊缝设计非常重要。常见的振动摩擦的焊缝设计如图1所示,主要有对接接头、带法兰或者带侧挡的沟槽焊缝设计。根据产品焊接要求,选择适合的焊缝设计。

图1  A--对接焊缝 (Butt Joint)
        B--带法兰对接焊缝 (Butt with U-flange)
       C--带法兰沟槽焊缝 (Tongue and Groove with U-flange)
      D--带双舌的沟槽焊缝 (Double Tongue and Groove)

注意几点:

  • 对于薄壁件(例如壁厚小于0.8mm)或者较高无支撑的零件,焊缝区域设计法兰是有必要的。法兰扣在治具上以固定产品,防止零件薄壁弯曲。

  • C 和 D两种设计,内外设计有挡边,可以防止溢料流出。避免可能的外观和功能问题。

  • 的治具设计如图2所示。焊接压力直接作用在焊筋上方。

  • 上下治具压紧产品,传递振动和焊接压力。因此,焊缝区域的结构设计应有足够的刚度,以最小路径传递压力,同时避免结构上的应力集中。

图2 治具支撑位置



Dukane焊缝设计



对接焊缝

加外挡的焊缝设计

内外带挡料的焊缝设计

典型的车灯焊缝设计





Extol焊缝设计




注明: 振幅(峰值到峰值的距离)。对于常用的高频振动摩擦焊接(240Hz)的振幅大小为0.4-1.8mm。对于低频(120Hz)振动摩擦焊接振幅大小为 1.8-4.0mm。


焊接深度与焊接强度



采用振动摩擦焊进行焊接的含玻纤的尼龙部件,其焊缝强度与焊接深度的关系曲线如下图。注意,该曲线可能会因零件壁厚和焊缝设计变化而变化。曲线供参考。
从该曲线可以得到以下几点结论

  • 焊接的强度约为母材的75%。
  • 焊接深度1.5毫米时,焊接强度达到值。
  • 曲线急剧上升到值,然后逐渐下降。
  • 为了获得高强度焊接,零件的焊接深度应设计在1.2mm-2.2mm。
  • 为了获得与母体材料相当的强度,需要增加焊接筋的宽度。一般经验,对于无填充的材料,焊接筋宽度应等于零件壁厚。对于含有填充物的材料,焊接筋宽度≥1.2倍的零件壁厚。这取决于焊缝强度要求。




振动方向与焊线分布




理想情况下,焊接线分布在一个大平面上,不需要考虑振动方向的选择。且这样的焊缝设计容易获得一致的焊接强度。实际中,许多产品的焊接线是三维轮廓,设计时需要考虑以下几点:

  • 沿振动方向。焊线尽可能设计在平面上,且角度≤10°;对于红外焊接的振动摩擦焊接,角度可以增加到15°。
  • 垂直于振动方向,角度限制在60°,如下图所示。可以看出,在斜面区域的焊接深度和焊接压力都会明显降低,可能导致焊接强度不均匀和不足的问题。


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