气保焊螺母的使用方法（干货塑胶件紧固工艺之七）

关于作者： 钟元，2011年出版书籍《面向制造和装配的产品设计指南》（DFMA）。 2019年12月即将出版《面向成本的产品设计：降本设计之道》（DFC）。 关注头条号或微信号“降本设计”，获取更多原创产品设计知识和理念！ “降本设计”专注于面向制造和装配的产品设计(DFMA)、面向成本的产品设计(DFC)等产品设计知识和理念分享，帮助工程师成长和提高技能，帮助企业降低产品成本。

1什么是热板焊接

热板焊接可能是最简单的塑料焊接技术，但这种方式特别适合于需要大面积焊接的大型塑胶件的焊接。

热板焊接（hot plate welding）是指由热板产生热量对两个塑胶件加热，使其达到熔化状态，再施加一定的压力使得两个塑胶件融合成一体。

▲热板焊接具体步骤

▲焊接前后剖面对比

▲焊接机器

2热板焊接的优缺点

热板焊接的优点是：

• 焊接强度高
• 设备成本低
• 工艺简单，对零部件的公差要求不严格
• 多个零件可以同时焊接
• 适用于大多数的热塑性塑料
• 可以达到气密和水密的要求，可靠性好
• 几乎适用于所有或大或小的塑胶件
• 可以焊接形状复杂的塑胶件

热板焊接的缺点是：

• 由热板产生的热量使塑胶件软化，生产周期较长。小的塑胶件需要15秒，而大的塑胶件甚至需要几分钟
• 在焊接区域容易产生飞边
• 耗电量大
• 塑料残质易附着在热板上（必须有相应的对策）
• 当不同种类的塑胶材料互相焊接时，会出现强度不足

3热板焊接的应用

热板焊接的应用案例包括车灯、汽车水箱、洗衣机出水栓、汽车车门、仪表台、中控、风道、塑料水箱、油壶、灯具、容器、蓄电池、蒸汽烫斗、进气歧管、碳罐、仪表盘、摩托车沥青器、洗衣机塑料杯平衡器、座椅头枕、扶手面板、手套箱和安全气囊等。

4热板焊接的材料选择

热板焊接的材料选择原则：

• 大多数的热塑性塑料都可以使用热板焊接，包括ASA、ABS、PA、PBT、PC、PE、PET、PMMA、PVC、POM、PPO、PPS、PP、PSU、PVDF和TPE；
• 塑料合金也可以使用热板焊接，包括PMMA/ABS、PMMA/PVC、PMMA/PS和PC/PBT等；其它一些塑料合金例如PVC/ABS和HDPE/PP等，不利于使用热板焊接。
• 材料尽量保持一致，否则不同材料间不具备相融性无法保证焊接强度；
• 玻纤和滑石粉可以加入到塑料中，比例不能超过30%；玻纤不会融化也不会重新分布，这会影响焊接强度；
  
• 热板材料应具有良好的导热性能，为了防止熔融的塑料在热板上产生粘模，可以在热板表面涂上一层聚四氟乙烯（热板温度低于250℃，高于250℃时，聚四氟乙烯会分解）或镀铍青铜（热板温度高于250℃）。

热板焊接的材料兼容性：

5热板焊接的结构设计指南

热板焊接的结构设计对于焊接强度和可靠性至关重，热板焊接的目的是焊接处的强度能够等同于本体强度，为此，必须遵循相关结构设计指南。

5.1. 焊接筋的设计：

焊接筋上必须具有多余的材料，该部分材料经过焊接周期中的溶化阶段（红色）和连接（阶段）后会以毛边的形式转移到焊接筋外部。

▲焊接前

▲多余的材料焊接后变成毛边

注意：

• 当塑胶件的加工精度较差时，焊接筋的尺寸应当较大；
• 最小化焊接角度，最大不超过30度。与焊接压力方向垂直的平面焊接是最理想的；
• 焊接筋在焊接时会承受加大的压力，因此必须设计焊接治具能够直接支撑焊接筋；
• 尽量在两个焊接零件之间设计定位特征，通过焊接治具的对齐成本较高，而且效果差。
• 一个完美的焊接结构设计是：合理的焊接筋设计，合理结构以进行毛边控制、零部件定位、以及与焊接治具的配合；
• 永远保证两个焊接面互相平行；

5.2. 焊接间隙的设计：

焊接间隙的设计需要满足以下设计指南：

• 不要在分模线、浇口和顶针区域设置焊接筋；
  
• 焊接筋与周围特征（侧壁、其它零部件等）至少要保证1.52mm的间隙，以提供加热空间；
• 加强筋附近应当具有足够的空间以放置溶化的材料，一般控制20%以上余量；

5.3. 焊接结构的类型：

热板焊接的焊接结构包括无凸缘结构和凸缘结构。

无凸缘结构：

适用于壁厚相对较厚、焊接强度要求不高或外观要求较高的塑胶件焊接。针对焊接溢胶问题，可以增加溢胶槽（其形式多样）。

▲无凸缘结构

▲无凸缘结构衍生设计

凸缘结构：

相对于无凸缘结构，凸缘结构增加了焊接面宽度及焊缝强度，增强了结构强度，其适合于尺寸较大、焊接强度要求较高且外观要求较低的塑胶件焊接。针对外观及内部要求，可以单侧或双侧增加溢胶槽，其形式多样。

▲常规凸缘结构

▲凸缘结构衍生设计

5.4. 常见焊接结构设计示例：

6热板焊接的工艺参数推荐和常见问题及解决

热板焊接常用材料工艺参数设置推荐：

热板焊接常见问题及解决方法：

—END—

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