振动摩擦焊接工艺及汽车塑料件设计及应用

振动摩擦焊接工艺及汽车塑料件设计及应用

赵永伟

长城汽车股份有限公司徐水分公司河北保定071000

摘要：振动摩擦焊接：指在上下热塑性塑料件之间施加压力的状态下，通过上治具的左右振动所产生的摩擦执充分熔化树脂后，停止振动继续加压固化，使上下塑料件分子间重新结合，从而实现焊接的一种新型焊接方法。本文主要介绍了基于振动摩擦焊接工艺的汽车塑料件设计及应用。

关键词：振动摩擦焊接；车灯塑料件；结构设计；模具设计

前言：与传统的塑料连接方式相比，振动摩擦焊接具有焊接速度快、强度高、密封性好、控制精确等特点，特别适合焊接尺寸较大、形状复杂的汽车塑料件产品。采用振动摩擦焊接不需要使用附加材料，如紧固件、嵌件、电磁感应预成型件、胶黏剂或溶剂等，这样可以提高产品质量、降低生产成本、减少环境污染。在汽车行业竞争日趋激烈的今天，被越来越多的汽车零部件生产企业所采用。

1、振动摩擦焊接工艺影响因素及优缺点

1.1振动摩擦焊接性能影响因素

1）Plastic结构；2）材质的熔融温度；3）硬度弹性；4）不同材质的特性；5）湿度；6）熔融速度；7）树脂添加剂。

1.2振动摩擦焊接的优点

1）焊接不规则,形状复杂的零件；2）可熔接大型的零件；3）熔接力强,接口可靠；4）能一次焊接多个零件；5）无需借助其它结合物质；6）无臭味,不会造成环保问题；7）对于受潮与含高量添加物之塑料有良好的熔接效果；8）耗电量低；9）快速,容易设定；10）模具替换性高。

1.3振动摩擦焊接的缺点

1）焊接面为10度以内的平面；2）产品要坚固，耐得住振动摩擦；3）若焊接结构的设计不合理，有时外观会有溢料产生。

2、基于振动摩擦焊接工艺的汽车塑料件结构设计

基于振动摩擦焊接工艺的汽车塑料件结构设计主要分为焊接接头设计和定位设计两部分，焊接接头是在振动摩擦焊接中塑料件熔融结合在一起的部位，定位机构主要是为了保证塑料件的精准焊接。

下面主要介绍了应用于汽车塑料件振动摩擦焊接的典型结构，如下：

设计结构1：常用于密封罐焊接。

设计结构2：典型应用位置狭窄，容器较大。

设计结构3：常用于阀盖的焊接两侧无溢料。

设计结构4：位移较小，但强度要求较高。

设计结构5：用于透明材料溢料少，外观优良。

3、振动摩擦焊接工艺在汽车塑料件开发中的应用

在现代汽车塑料件的开发中，越来越多的产品应用了振动摩擦焊接工艺。采用该工艺的典型汽车部件有：

3.1进气歧管：采用分片式焊接法，产品具有极高的气密性。进气歧管重量减轻，成本降低，可以有效地提高发动机的性能。

3.2汽车手套箱：取代传统的手套箱内外板的螺钉连接，提高装配效率，焊接后产品外观好，可以避免零件变形。

3.3仪表板：取代螺钉、卡扣加海绵的传统结合方式，节省成本，并减轻重量。焊接后产品强度高，密封性好，可以有效地降低空气泄漏，运动过程中的噪声低。

3.4副仪表板：取代螺钉、卡扣，节省材料。焊接后产品牢度增强并避免零件变形，焊接效率高。

3.5门护板：取代螺钉、卡扣，有效地降低成本。焊接后产品牢度增强，避免运动过程中的振动声响。

3.6保险杠：取代螺钉、卡扣，焊接成本降低。焊接后的产品强度高，并可以极大地降低行进过程中产生的噪声。

3.7仪表壳体：取代钉扣、粘接剂等，焊接强度高，密封性好。焊接后产品外观好。

3.8车灯：取代粘接剂等，焊接强度高，水密性好。焊接线清晰美观，可以有效避免传统热板焊接造成的透明材料的变色。

结语：

振动摩擦焊接技术在汽车上的应用与发展给汽车塑料件的开发注入了新的活力，同时给焊接技术与塑料研究带来很大的发展空间，有效地挖掘了产品的性价比优势。振动摩擦焊接技术的应用有助于汽车零配件厂商节约成本和提高效率，促进与之配套的制造设备将更完善、更先进、更自动化，提高了汽车塑料件的产品质量。

参考文献：

[1](美)乔丹.罗泰泽尔.塑料连接技术-设计师和工程师手册(原著第二版).北京：化学工业出版社，2016(04).

[2]陈亚洪，王洪木.汽车工业塑料件的焊接技术及其应用.上海汽车，2015(02).