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塑料和金属如何连接,超声波和热熔各有什么优缺点?

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发表时间:2019-09-29 17:55

塑料和金属的链接:


首先需要明确的是,超声波是不能够直接把塑料和金属熔接起来的。塑料如果要和金属链接,一般采用超声波埋置或热熔的方法来实现。


  以确保塑性流动到插入的特征是很重要的,因为这决定了紧固件的转矩和拉出去性能。左横截面展示了塑料是如何符合插入滚花。左右侧的横截面,该塑料没有充分流入限位特征。


  热熔比超声波安装安静,而且也更经济。热工设备少大约50%昂贵。但是热熔设备也有缺点,耗电,效率慢;

  

  当螺钉或螺栓直接拧入塑料部件,故障可能由于剥离线程或塑料蠕变发生。(当塑料暴露于静态机械应力或高温下,它可以移动或变形。)螺纹嵌件的情况下提供维修的线程时所需的接合强度,并组装和拆卸而不降低组件的能力。

  埋置螺纹插入物的两种最常见的方法是热和超声波。但是,他们不是唯一的方法。它们也可以被压入,模制,甚至通过自攻螺纹螺合英寸然而,在模制之后安装螺丝减少通过缩短模塑时间成本。模内安装后也降低了废品率和模具损坏脱落,从插入产生的机会。

  热熔合超声波连接只能与热塑性部件。热塑性塑料是在常温下是固体,并且可以重熔多次。热固性在其转化成固体的一次性反应从液体,并且不能再熔化。

  用热压和超声波安装方法中,插入是通过重熔塑料嵌入到模制或钻出的孔。内孔保持由熔融塑料符合插入件的外部特征提供。塑料足够量必须移动,从而在插入时达到最高性能的塑料固化完全填补这些外部特征。

  确定到插入的滚花,倒钩和底切足够的塑性流动的准确方式是采取将安装插入件的横截面,看是否其特征在塑料镜像。以确保塑性流动到插入的特征是很重要的,因为这决定了紧固件的转矩和拉出性能。

  虽然他们都依赖于塑料局部熔化,可能会导致不同的性能热和超声波安装方法。这两种安装方法各有利弊,应在设备安装投资前考虑。

  超声波埋置

  超声波插入机的电功率转换成机械振动。向下的力通常由气压缸提供的,而超声波喇叭传递机械能的金属 - 塑料界面。从各种金属,包括钛合金,不锈钢和铝合金制成,超声波喇叭直接与金属插入。作为喇叭振动,机械能转移到周围的插入件的塑料,产生摩擦热来熔化塑料。

  超声波安装有几个优点。首先,它的快速。超声波安装一般是对于插入小于0.25英寸外径快。(这个过程需要较长的刀片尺寸的增加)。二,插入机器往往可以改变用途作为超声波焊接机,直接连接两个塑料零件。第三,它是灵活的。喇叭的尺寸和形状可容易地改变,以适应不同的插入尺寸。

  超声波安装也有几个缺点。一个是塑料的熔化不充分,有可能发生以下几个原因。

  对于初学者来说,零件的装夹穷人往往会导致冷榨插入。这是因为阻尼的,或机械能的从喇叭消散。阻尼安装不良的结果,因为超声的机械能不插入周围的本地化。

  当螺丝过快的进入,塑料没有时间完全融化。这是用超声波插入一个常见的问题。其结果是高的应力和塑料,这可能导致部件故障内滞留性差,或者在初始安装的配合螺钉或者更糟的,在该领域中。

  经由焊头施加的振动力是难以控制,有时部分被压入孔发生熔化之前。损坏插入或塑料可以是严重的。而复杂的控制系统可以帮助解决这个问题,就可以增加近一倍插入机器的成本。

  最后,插入物或孔的微小尺寸的变化可以是足以导致不足熔融即使当插入速度变慢。

  超声波安装的另一个缺点是金属微粒的可能性。当超声波喇叭的振动对插入件和芯片关闭插入材料微小金属薄片可能出现。

  噪音是另一个问题。喇叭和插入件之间的金属对金属的接触可以创建一个高声噪音。插入越大,噪音越响。

  用超声波,也可以是难以同时安装多个刀片。这是非常昂贵的,如果不是不可能的,同时安装多个刀片。

  插入在错误的频率或向下的力会损坏插入。在一些情况下,超声波喇叭形辐射可能损坏螺纹以至于不能安装配合螺钉。

  格外小心,必须使用无铅插入时,以确保适当的接触是在插入件和喇叭之间进行服用。否则,该内螺纹的损坏是可能发生。

  最后,超声波喇叭是昂贵的。牛角容易受到磨损,并取代昂贵。喇叭经常费用超过$ 1,000。

  热安装

  热安装是通过插入到塑料,或通过预热插入,然后将它们压在从尖端传递热来完成的。在这两种情况下,一个受控力施加到插入件,以确保塑料之前充分熔融插入件被安装。

  自热安装需要加热整个插入件,而不只是在金属 - 塑料界面,插入材料应具有良好的导热性。黄铜和铝是普遍的选择。这使得插入物有效地将热传递到塑料。它也使在插入到安装后迅速冷却。

  一旦塑料达到其熔化温度,它填充插入件的保持功能,然后固化,在零件诱导最小的应力。

  超声波插入通常安装尚未预热单个插入时具有更短的周期时间比热插入。然而,热工设备的预热超声波设备相比刀片将有可比的安装时间。此外,同时安装多个插入时,热插入将提供更快的吞吐量。

  热安装具有若干优点。

  首先,它是可靠的和一致。温度,力和深度设定是可调的。较低的安装力使紧固件被插入到将由超声波设备被破坏薄壁部件。

  安装热比超声波安装安静,而且也更经济。热设备为约50%比同类的超声波设备更便宜,因为它们是较不复杂的,不要求许多部件。热安装设备包括一个加热的尖端和一气压缸。插入力大于50磅低一般较少。超声波安装需要一个电子电源,电子定时器,传感器和超声波喇叭。

  长的提示可以被设计成使得紧固件可以被插入到一个部分内深处。这些区域将是不可访问的超声波喇叭。

  热安装的通用性。需要在多个平面多个插入应用可以容纳与压板式热安装的机器。原型或小批量应用程序可以容纳与手动设备。广泛的刀片尺寸可以在同一台机器上通过切换出可互换的热提示进行处理。任何插入可安装双头或无铅。

  热插入模块可配备振动碗进料器,因此操作员不需要在安装过程中,以物理接触插入件。插入件被简单地装到进给并前进通过管给把守加热室。然后,操作员将塑料部件装入夹具,并激活机器安装插入件。这是非常小的刀片,这是很难以单个和定向重要。

  热安装的机器很少需要维护。维护和备件成本很低。更换提示耗资约$ 55。

  最后,热安装产生高品质的接头由于刀片的“通过加热”。这使得熔融塑料完全流入所有保留功能。该被超声波安装刀片的性能往往较低,因为塑料是不能够完全流入保持特征。这是因为只在插入件和主机之间的干扰点处产生的最小加热。

  一个刀片的性能不亚于75%是它被安装有多好一个直接结果。其结果是,所有影响安装的因素必须仔细控制,以最大限度地提高性能。随着刀片类型,塑料种类和性能要求的那么多不同的组合,工程师明智与插入安装专家进行咨询。插入和安装方法的正确选择可以为组件的预期寿命在现场的部分失败和部分的完整性之间的区别。


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