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超声波法兰焊接机

   

    法兰(Flange)连接常见于水、气及其它流体输送系统中,气密性是法兰连接应具备的基本条件。对塑料法兰除了可用螺 钉、螺栓等机械方法连接外,粘接及焊接是更为方便可靠的连接方法。在塑料部件的装配过程中,超声波焊接是一种高效、快速、清洁和应用范围广泛的连接方法。焊接制品重复性好、表观状况优良,并能满足各种密封及连接强度要求。
     超声焊接是热熔焊接的形式之一,利用超声波能量焊接热塑性塑料在国外已有40多年的历史。超声焊接时,在压力作用下电极臂(Horn)将高频机械振动 传进塑料部件,塑料质点被超声激发而作快速振动并引起连续交替的受压与解压,在被焊表面之间因振动的捶击和摩擦产生热量,这导致塑料对超声能量产生阻尼作 用,接口处塑料开始局部软化。随着阻尼作用进一步加强,加大了超声能量向热的转化比例,接口区域塑料受热熔化而形成融合焊接。当振动停止后,塑件在一定压 力作用下保持一段时间予以定形,超声波焊接一般在15kHz~40kHz的频率范围内进行〔1,2〕。
     超声焊接机主要由高频电流发生器、压电式转换器(PZT)、增压器(Booster)和电极臂组成。为使塑件在焊接过程中准确、高效地接受超声能量作用,用夹具支撑和固定待焊塑件是必要的。

    待焊接 制件的结合部分属法兰连接形式,在焊接过程中两制件逐渐压紧滚动隔膜的凸缘起到密封作用,并保证焊缝的气密性。剪切接口的设计是形成高强度气密性焊接的首 选方式,用剪切接口焊接后形成的接合面与制件受力方向平行,其连接强度与搭接长度即焊接深度有关,并可按承载要求调整焊接深度,待焊部件及接口部分放大图 分列于图2和图3。由于剪切接口采用过盈配合,为保证在焊接时两个部件的接口轮廓同轴心,应在两部件间设置定位台,并在定位台区域两部件取间隙配合。为使 焊接强度达到或超过制件侧壁本身的强度,焊接深度建议取侧壁厚度的1~1.5倍,表2提供了圆柱形剪切接口的推荐尺寸〔4〕。图2 待焊接部件图3 接口 部分放大图(比例8∶1)  定位台直径=51.6mm,配合公差为-0.13mm,定位台高度=0.3mm,为保证接口的强度不低于制件本身,焊接深度 为壁厚的1.25倍,即H=1.25×3=3.75mm,取整至4mm,单边过盈量=0.35mm.在压力的作用下,电极臂的振动能量使两部件的过盈配合 部分熔化,产生一个近似锥形的焊接区,如图1。与其它类型的接口相比,剪切接口的熔化面积较大,在焊接时也需要较多的功率、振幅或更长的焊接时间。研究结 果表明,在设定超声焊接ABS塑料的工艺参数时,影响接口质量的重要参数是振幅、焊接能量和焊接压力〔5〕。对法兰式剪切接口进行超声焊接,必须使用焊接 夹具支承住凹形部件法兰的外壁,以避免在软化时因制件变形,导致凸形部件在电极臂压力的作用下压入凹形零件,从而形成假焊。表2 剪切接口的推荐尺寸

接口直径/mm 单边过盈量/mm 焊接深度 尺寸公差/mm 定位台高度/mm
≤18 0.2~0.3 ≥壁厚 +0.025 0.5~0.8
18~35 0.3~0.4 1.25倍壁厚 +0.050
≥35 0.4~0.5 1.5倍壁厚 +0.075

 

[来源:原创] [作者:国创电气] [日期:13-07-31]
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