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塑料和金屬如何連接,超聲波和熱熔各有什么優缺點?

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發表時間:2019-09-29 17:55

塑料和金屬的鏈接:


首先需要明確的是,超聲波是不能夠直接把塑料和金屬熔接起來的。塑料如果要和金屬鏈接,一般采用超聲波埋置或熱熔的方法來實現。


  以確保塑性流動到插入的特征是很重要的,因為這決定了緊固件的轉矩和拉出去性能。左橫截面展示了塑料是如何符合插入滾花。左右側的橫截面,該塑料沒有充分流入限位特征。


  熱熔比超聲波安裝安靜,而且也更經濟。熱工設備少大約50%昂貴。但是熱熔設備也有缺點,耗電,效率慢;

  

  當螺釘或螺栓直接擰入塑料部件,故障可能由于剝離線程或塑料蠕變發生。(當塑料暴露于靜態機械應力或高溫下,它可以移動或變形。)螺紋嵌件的情況下提供維修的線程時所需的接合強度,并組裝和拆卸而不降低組件的能力。

  埋置螺紋插入物的兩種最常見的方法是熱和超聲波。但是,他們不是唯一的方法。它們也可以被壓入,模制,甚至通過自攻螺紋螺合英寸然而,在模制之后安裝螺絲減少通過縮短模塑時間成本。模內安裝后也降低了廢品率和模具損壞脫落,從插入產生的機會。

  熱熔合超聲波連接只能與熱塑性部件。熱塑性塑料是在常溫下是固體,并且可以重熔多次。熱固性在其轉化成固體的一次性反應從液體,并且不能再熔化。

  用熱壓和超聲波安裝方法中,插入是通過重熔塑料嵌入到模制或鉆出的孔。內孔保持由熔融塑料符合插入件的外部特征提供。塑料足夠量必須移動,從而在插入時達到最高性能的塑料固化完全填補這些外部特征。

  確定到插入的滾花,倒鉤和底切足夠的塑性流動的準確方式是采取將安裝插入件的橫截面,看是否其特征在塑料鏡像。以確保塑性流動到插入的特征是很重要的,因為這決定了緊固件的轉矩和拉出性能。

  雖然他們都依賴于塑料局部熔化,可能會導致不同的性能熱和超聲波安裝方法。這兩種安裝方法各有利弊,應在設備安裝投資前考慮。

  超聲波埋置

  超聲波插入機的電功率轉換成機械振動。向下的力通常由氣壓缸提供的,而超聲波喇叭傳遞機械能的金屬 - 塑料界面。從各種金屬,包括鈦合金,不銹鋼和鋁合金制成,超聲波喇叭直接與金屬插入。作為喇叭振動,機械能轉移到周圍的插入件的塑料,產生摩擦熱來熔化塑料。

  超聲波安裝有幾個優點。首先,它的快速。超聲波安裝一般是對于插入小于0.25英寸外徑快。(這個過程需要較長的刀片尺寸的增加)。二,插入機器往往可以改變用途作為超聲波焊接機,直接連接兩個塑料零件。第三,它是靈活的。喇叭的尺寸和形狀可容易地改變,以適應不同的插入尺寸。

  超聲波安裝也有幾個缺點。一個是塑料的熔化不充分,有可能發生以下幾個原因。

  對于初學者來說,零件的裝夾窮人往往會導致冷榨插入。這是因為阻尼的,或機械能的從喇叭消散。阻尼安裝不良的結果,因為超聲的機械能不插入周圍的本地化。

  當螺絲過快的進入,塑料沒有時間完全融化。這是用超聲波插入一個常見的問題。其結果是高的應力和塑料,這可能導致部件故障內滯留性差,或者在初始安裝的配合螺釘或者更糟的,在該領域中。

  經由焊頭施加的振動力是難以控制,有時部分被壓入孔發生熔化之前。損壞插入或塑料可以是嚴重的。而復雜的控制系統可以幫助解決這個問題,就可以增加近一倍插入機器的成本。

  最后,插入物或孔的微小尺寸的變化可以是足以導致不足熔融即使當插入速度變慢。

  超聲波安裝的另一個缺點是金屬微粒的可能性。當超聲波喇叭的振動對插入件和芯片關閉插入材料微小金屬薄片可能出現。

  噪音是另一個問題。喇叭和插入件之間的金屬對金屬的接觸可以創建一個高聲噪音。插入越大,噪音越響。

  用超聲波,也可以是難以同時安裝多個刀片。這是非常昂貴的,如果不是不可能的,同時安裝多個刀片。

  插入在錯誤的頻率或向下的力會損壞插入。在一些情況下,超聲波喇叭形輻射可能損壞螺紋以至于不能安裝配合螺釘。

  格外小心,必須使用無鉛插入時,以確保適當的接觸是在插入件和喇叭之間進行服用。否則,該內螺紋的損壞是可能發生。

  最后,超聲波喇叭是昂貴的。牛角容易受到磨損,并取代昂貴。喇叭經常費用超過$ 1,000。

  熱安裝

  熱安裝是通過插入到塑料,或通過預熱插入,然后將它們壓在從尖端傳遞熱來完成的。在這兩種情況下,一個受控力施加到插入件,以確保塑料之前充分熔融插入件被安裝。

  自熱安裝需要加熱整個插入件,而不只是在金屬 - 塑料界面,插入材料應具有良好的導熱性。黃銅和鋁是普遍的選擇。這使得插入物有效地將熱傳遞到塑料。它也使在插入到安裝后迅速冷卻。

  一旦塑料達到其熔化溫度,它填充插入件的保持功能,然后固化,在零件誘導最小的應力。

  超聲波插入通常安裝尚未預熱單個插入時具有更短的周期時間比熱插入。然而,熱工設備的預熱超聲波設備相比刀片將有可比的安裝時間。此外,同時安裝多個插入時,熱插入將提供更快的吞吐量。

  熱安裝具有若干優點。

  首先,它是可靠的和一致。溫度,力和深度設定是可調的。較低的安裝力使緊固件被插入到將由超聲波設備被破壞薄壁部件。

  安裝熱比超聲波安裝安靜,而且也更經濟。熱設備為約50%比同類的超聲波設備更便宜,因為它們是較不復雜的,不要求許多部件。熱安裝設備包括一個加熱的尖端和一氣壓缸。插入力大于50磅低一般較少。超聲波安裝需要一個電子電源,電子定時器,傳感器和超聲波喇叭。

  長的提示可以被設計成使得緊固件可以被插入到一個部分內深處。這些區域將是不可訪問的超聲波喇叭。

  熱安裝的通用性。需要在多個平面多個插入應用可以容納與壓板式熱安裝的機器。原型或小批量應用程序可以容納與手動設備。廣泛的刀片尺寸可以在同一臺機器上通過切換出可互換的熱提示進行處理。任何插入可安裝雙頭或無鉛。

  熱插入模塊可配備振動碗進料器,因此操作員不需要在安裝過程中,以物理接觸插入件。插入件被簡單地裝到進給并前進通過管給把守加熱室。然后,操作員將塑料部件裝入夾具,并激活機器安裝插入件。這是非常小的刀片,這是很難以單個和定向重要。

  熱安裝的機器很少需要維護。維護和備件成本很低。更換提示耗資約$ 55。

  最后,熱安裝產生高品質的接頭由于刀片的“通過加熱”。這使得熔融塑料完全流入所有保留功能。該被超聲波安裝刀片的性能往往較低,因為塑料是不能夠完全流入保持特征。這是因為只在插入件和主機之間的干擾點處產生的最小加熱。

  一個刀片的性能不亞于75%是它被安裝有多好一個直接結果。其結果是,所有影響安裝的因素必須仔細控制,以最大限度地提高性能。隨著刀片類型,塑料種類和性能要求的那么多不同的組合,工程師明智與插入安裝專家進行咨詢。插入和安裝方法的正確選擇可以為組件的預期壽命在現場的部分失敗和部分的完整性之間的區別。


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