许多汽车工程师对噪音、振动和不平顺性(NVH)问题做噩梦。具有讽刺意味的是,其中一种有害生物振动被广泛用于组装许多类型的塑料汽车零件。

振动焊接,超声波焊接的表兄弟,是一种流行的装配过程,因为它具有许多优点。它可以加入类似和不同的热塑性塑料。振动焊接还可以组装以不同方式生产的零件,例如吹塑,注塑或3D印刷。

此外,振动焊接可以焊接形状复杂的大型零件。对于连接大型塑料零件来说,这是一个相对快速的过程。而且,因为它在加热前施加压力,所以可以容纳一定量的零件翘曲。

振动焊机可以连接几乎所有的热塑性塑料,包括许多类型的尼龙,聚酰胺,聚碳酸酯和聚丙烯。有50年历史的连接工艺也能耐受添加剂、着色剂、填料和污染物。

今天大多数振动焊机使用电伺服和线性电磁驱动系统。伺服驱动减少了维护,增加了正常运行时间,使用的能源比液压机少30%以上。

Telsonic Ultrasonics Inc.销售和营销副总裁Phil Sandow说:“线性振动焊接在压力下使两个零件中的一个水平移动,通过表面摩擦产生热量,熔化并将零件焊接在一起。”。

“与超声波焊接相比,振动焊接的工作频率低得多,振幅大得多,夹紧力大得多,形成了较大的密封焊接区域,”Sandow解释道。电磁头消除了轴承表面的磨损和润滑。电伺服使我们能够控制压力,并在熔化过程中实现更严格的公差。”

流行的塑料工艺

振动焊接是一种成熟的装配工艺,适用于各种零件几何形状和材料,非常适合生产从汽车到洗衣机等各种用途的零件。

“振动焊接的一个主要优点是,它可以用于非常大的零件,”米兰达马库斯说,在EWI聚合物连接高级工程师。“六英尺长的零件可以连接起来。相比之下,超声波焊接通常仅限于12英寸见方(立方体尺寸),即使如此也不能提供连续焊接。

马库斯解释说:“对可焊接零件尺寸的唯一真正限制是制造更大机器的成本效益。”。“5到6英尺是目前制造设备的极限。目前,没有任何经济刺激来建造更大的建筑,因为只有很少的塑料组件大于2×5英尺,可以从振动焊接中受益。

马库斯指出:“虽然许多其他工艺可以焊接大型零件,如热板、激光和红外焊接,但振动焊接通常要快得多。”。“从负面来看,它确实会产生微粒(塑料粉尘),这在某些应用中是不可接受的。此外,振动焊接比热板、激光和红外焊接需要更平整的表面。”betway在线游戏平台

振动焊接的平均焊接时间为10至15秒,保持时间约为15秒。根据Marcus,可以焊接相同近似尺寸的部件的装配过程,例如热板和红外线,具有45秒和升高的整体循环时间。激光焊接可以像振动焊接一样快,但较大的部件成本明显更高。

“振动焊接最适用于具有相当刚性的材料,具有高度的表面摩擦系数,”马库斯说。“实例包括丙烯腈丁二烯苯乙烯,聚酰胺,聚碳酸酯和聚丁二烯酸二丙酸酯。如果部件具有厚壁,或者如果添加了一些玻璃填充,则聚丙烯可以振动焊接良好。

马库斯警告说:“聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)由于摩擦系数低,不能很好地与振动焊接配合使用。”。另外,虽然热塑性聚氨酯有很高的摩擦系数,但它太软,不能振动焊接。

马库斯解释说:“与其他工艺相比,振动焊接通常更能实现不同零件之间的连接。”。“这可能是由于焊接过程中熔体的机械破坏增加,以及焊接面上的高振幅振动造成的。然而,一般来说,半结晶塑料不会与不同的半结晶塑料粘合。

“通常,对接式接头用于振动焊接,”马库斯说。“重要的是,关节和间隙有足够的土地面积,以适应焊接期间会发生的振动。

马库斯补充说:“如果接头宽度小于振动的振幅,那么焊接过程中零件可能(在某些点)失去接触,从而导致变形或损坏的机会。”。如果外观有问题,可以加一个阻火器来隐藏焊接过程中挤出的熔体betway88app

不断发展的应用程序betway在线游戏平台

虽然振动焊接在许多工业中用于装配各种塑料产品,但它传统上与汽车应用相关。betway在线游戏平台

“OEM和一级供应商使用的过程来用于大规模生产的空气袋和框架,前灯,尾灯,仪器集群和仪表板,”艾默生自动化解决方案的非超声波全球产品经理Priyank Kishor说。“许多类型的舷外部底部也用振动焊接组装,包括过滤器,流体罐和歧管。”

特别地,进气歧管,碳罐和谐振器几十年来驱动振动焊机的需求。实际上,振动焊接实际上在20世纪70年代初到了大规模生产碳罐以满足新的排放要求。

如今,一些大型汽车供应商,如Mann+Hummel和Marelli,使用数千台振动焊机来批量生产支持内燃机(ICE)动力系统的零件。

但是,随着汽车行业继续发展到电动传动系统,随着歧管和其他冰部件的传统生产体积将在未来二十年中下降。毫不奇怪,许多依赖于振动焊接的许多制造商现在正在将注意力转移到电池和燃料电池等电子移动技术。

“尽管传统的市场增长已经停滞不前,但我们仍销售大量振动焊接机和工具,”Dukane公司全球汽车营销经理Ray Laflamme说,“而且,电动汽车为振动焊接提供了一些新的应用。betway在线游戏平台

“电池外壳代表新兴市场,”Laflamme说明。“冷却管是另一个应用。betway在线游戏平台就像冰上的空气进气歧管一样,需要冷却电动车辆。振动焊接是理想的原因:它是大规模生产必须密封的大型零件的有效方法。并且,大多数应用使用betway在线游戏平台半晶材料。

Laflamme解释说:“现在很多仪表板都装配了低频振动焊机,这种趋势应该会在电动车上延续。”。“事实上,由于轻量化的努力,我们希望在未来的仪表板上看到更少的金属部件。汽车工程师希望使用更多的塑料结构来处理碰撞和冲击要求。

Laflamme说:“由于重量轻,汽车工业也有使用更大塑料零件的趋势。”。由于将来使用的金属越来越少,振动焊接可能会成为装配车身板和其他结构件的常用方法

除了汽车应用以外,电器制造商还在继续betway在线游戏平台投资振动焊接技术,以组装从塑料洗碗机喷淋臂到洗衣机浴缸的所有产品。

“我们开始看到更多涉及透明门的应用,”Laflamme解betway在线游戏平台释道。如果工程师不能用紧固件和垫圈来组装它们,那么他们就转向振动焊接来获得密封。

“我们也看到了一些有趣的应用在医疗器械行业,如导管,过滤器和betway在线游戏平台容器,收集体液,”拉弗拉姆补充说。“另一个新兴市场是包装业。由于一些新型可重复使用的塑料容器和垫木体积较大,因此采用振动焊接技术生产。”