大多数常见的外观缺陷可以通过有吸引力的焊接技术来避免。

当焊接有纹理的零件时,超声波喇叭极有可能损坏接触面。来源:Dukane。


在精心塑造一个美丽的产品后,没有什么比看到它在组装过程中被破坏更糟糕的了。每一个连接过程都可能导致标记、闪光、微粒、附件损坏或其他美学缺陷。然而,通过适当的零件设计和加工,完成的焊缝可以是难以察觉的,甚至是装饰性的资产。吸引力结合的艺术是特定于每一个过程或产品类型。无论是通过超声波、旋转、振动、热板、激光焊接或热桩加工零件,都有方法可以改善粘接后整体产品的外观。

焊接是多种工业的普遍需要,包括医疗、电子和消费产品。无论部件是必须安全封闭的,还是零件的几何形状太复杂而不能在一块加工,通常都需要二次连接步骤。

各种各样的产品必须有美观的焊接或粘结-包装蛤壳可能是最突出的例子。其他一些要求很高的化妆品应用包括汽车大灯和尾灯,扰流板,电池外壳,医疗设备,玩具,餐具和器具,电子外壳,家具和过滤器。对于这些产品和许多其他产品,必须遏制熔体流动,消除闪光或颗粒,防止工具痕迹,并根除任何其他零件的损坏。

保存化妆品的方法与可用的焊接工艺一样多种多样。每一种装配工艺都能产生不同的装饰效果。幸运的是,对于每一个潜在的审美问题,都有解决方案。



超声波接头可以有效地隐藏闪光,产生坚固的焊缝。来源:Dukane。

超声波焊接

超声波焊接使用压电陶瓷,将电流转化为机械运动。高频(15 kHz至90 kHz)振动通过塑料部件传递到接头,在那里分子间应力和应变导致两个部件表面的熔化和焊接。超声波焊接用于各种应用,包括蛤壳,电子外壳,医疗应用和织物焊接。

超声波焊接造成的最常见的外观缺陷之一是闪光熔化的材料在焊接界面被推出接头。除了不美观之外,flash在某些应用程序中也可能是一个功能缺陷。例如,空气或水过滤器外壳通常不能有内部闪光。

通过适当的接头设计,可以很容易地避免闪光。一般来说,在生产中,焊缝强度和闪光量之间是有平衡的。为了达到更大的强度,需要更多的接头塌陷,产生更多的闪光。然而,只要在零件设计中添加一个闪光陷阱,就可以在没有闪光的情况下获得足够的强度。

超声波焊接的第二个常见缺陷是焊接过程中组件中的小特征去门化。由于超声波依赖于零件的高频振动,在棱角尖锐或截面积小的区域有可能形成裂纹。有时这些裂缝非常严重,以至于小的特征可以完全被剪掉或去除。

有两种主要方法可以防止这种类型的损害。我们可以增加问题区域的半径或横截面,也可以减小这个过程的振幅。然而,减小振幅通常对焊缝有负面影响,因为它实质上减少了焊接零件的可用能量。因此,在可能的情况下,在使用超声波焊接时,最好消除小的或易碎的特征。



自旋焊接的一个表面缺陷是它会产生大量的闪光。来源:Dukane。

表面标记

当焊接有纹理的零件时,超声波喇叭极有可能损坏接触面。在有纹理的表面上,在焊接过程中纹理被去除的地方可能会有光泽。为了防止这种情况的发生,只需在零件和喇叭之间放一层薄膜。

当喇叭在零件上留下残留物时,也会发生标记。这种残留物最常出现在焊接白色零件的铝角或钛角上。使用镀铬铝喇叭是防止这类问题的最好方法。

正如前面提到的文章,翻盖包装是化妆品装配的最大领域之一。超声波焊接常用于这种应用。广泛的焊接模式已经发展,以改善这类焊缝的外观。同样的模式也可用于焊接织物。事实上,织物可以用超声波焊接,就像缝纫一样,用脚踏板操作固定角下的旋转铁砧。



旋转焊接

另一种常见的焊接工艺是自旋焊接。在此过程中,其中一个部件保持静止,另一个部件以每分钟高转数旋转,以在圆形接头处产生摩擦热。当旋转时,零件被压在一起形成焊缝。旋焊通常用于连接管道,绝缘杯或碗和过滤器外壳。

自旋焊接在外观上最大的缺点是产生大量的闪光。与超声波焊接不同的是,在焊接过程中,零件是移动的,这意味着熔体层也在运动中。随后,必须产生更多的熔体,以确保部件之间的良好接触和一个牢固的焊缝。

因此,对于每一个需要考虑美观的应用,零件的设计都应该隐藏融化的材料。然而,对于圆外零件,通常不可能仅仅通过使用不同的接头设计来包含闪光。在这些情况下,需要一个次要的闪光去除步骤。

除了移位的固体材料,自旋焊接往往产生微小的颗粒或塑料粉尘称为微粒。很多时候,颗粒可以简单地在焊接后吹出,但有时它根本不存在,如在医疗或食品行业的应用。降低旋转、旋焊速度可以减少微粒的产生。软材料如聚丙烯在焊接过程中容易产生更多的颗粒。

与大多数其他焊接工艺一样,自旋焊接也有可能在零件上留下加工痕迹。通常,这种情况发生在上部,当它没有使用设计的驱动功能安全地固定在适当的位置时。当上部在刀具中滑动时,就会产生工装痕迹。当夹具由聚氨酯制成时,这可能会在零件上造成黑色的印记。当它由不锈钢或铝制成时,它会在零件上留下凹槽。

为了避免这种类型的标记,必须在零件本身上提供驱动特性。驱动特征是上部某种类型的突出或凹陷,上面的工具可以在其上施加旋转力。此外,零件的外部尺寸应相对一致。



振动焊接需要驱动特性,以防止工装刻痕。在没有这些特征的情况下,可以使用滚花图案来抓住零件。然而,使用滚花会在零件上造成磨损。来源:Dukane

振动焊接

振动焊接是大型零件最常用的焊接工艺之一,如大灯和尾灯,进气歧管,甚至家具。在这个过程中,一个部分保持静止,另一个部分在其上水平振动,频率低(120 ~ 240 Hz),振幅高。在这个振动过程中,上部被压到下部以形成焊缝。

这种焊接依赖于大量熔化材料的移动来产生焊缝。因此,接头设计是控制闪光的关键。通过适当的设计,可以得到坚固的、无闪光的焊缝。

与超声焊接类似,振动焊接过程中零件的运动会导致小特征的去门化。振动焊接中使用的高振幅会对大的突出物产生多余的应力。当特征的基底有一个小的截面积或尖锐的角时,去门化尤其可能发生。

振动焊接也类似于自旋焊接,需要零件上的驱动特性来防止工装痕迹。在没有这些特征的情况下,可以使用滚花图案来抓住零件。然而,使用滚花会对零件造成磨损,在设计过程中应该考虑到这一点。

如果这样的标记不能被接受,有时可以使用氨基甲酸酯工具来防止零件上的划痕。通常,真空必须与聚氨酯工具一起使用,以提供足够的持力。无论使用何种加工材料,零件的尺寸都必须尽可能保持一致。



适当设计的振动接头不会出现闪光。来源:Dukane。

热板焊接

在热板焊接中,两个部分被压在受热表面上或使其靠近受热表面产生熔层,然后相互压在一起完成焊接。在这种焊接方式中,接头的轮廓可以相当广泛,通常可以实现牢固的密封焊接。然而,任何东西都不能被捕获在零件内部,因为任何内部组件都会被热板损坏。热板焊接常用于大型管道或储罐。

尽管热板焊接产生大量闪光,但它是所有焊接过程中最受控制、最美观的闪光。当两个部分被压在一起时,熔化的材料从连接处挤压出来,形成一个圆形的线,几乎可以看起来就像它是设计在那里。然而,如果双线熔体不适合手头的应用,它可以通过改变接头设计来隐藏。

热板焊接的一个独特的潜在的美容问题是排气。当塑料被加热时,它释放出的气体会使焊接时的部件变色,特别是在金属表面上。这可以通过对其中一个零件施加真空,在它们可能引起任何变色或降解之前抽走烟雾来消除。

除了变色,在热板焊接过程中,由于使用的高热量输入,零件可能变形。防止这种情况的最好方法是使用较厚的零件壁。过度翘曲也可以通过使用真空和夹紧工具来避免,以在焊接过程中保持零件的正确形状。



激光焊接是最干净的连接方法之一。来源:鱼叉集团。

激光焊接

一种最新的聚合物连接工艺是激光焊接,它越来越受欢迎,特别是在医疗应用方面。这种装配方法使用聚焦激光束来加热焊缝。这两部分同时压在一起形成焊缝。激光焊接以非常干净、无闪光和微粒而闻名。激光焊接从来不会引起特征的去门化,通常也不会引起翘曲。不过,对于某些部件来说,可能存在外观缺陷。

如果设置不当,在焊接过程中有可能发生表面退化。如果顶部吸收了太多的激光能量,或者底部吸收的太少,就会发生这种情况。通过改变激光的焦点,这是可以调整的,但最好避免这种情况,从一开始就选择具有良好激光焊接性能的材料。

在已建立的工艺中,最大的潜在美学缺陷是由激光在焊接过程中燃烧的污垢或灰尘造成的。激光路径上的任何灰尘都会吸收焊缝能量,造成焊缝的不均匀。为了防止结垢,保持透镜和焊缝的清洁是很重要的。

燃烧也可能出现在工艺设置阶段,如过焊。为了解决这一问题,可以降低功率以减少激光能量或提高激光的传播速度。在某些系统中,可以通过调整激光的焦点使其远离零件来消除过焊。



热铆合

热桩是一种机械连接两个部分的方法,通过熔化和改造其中一个部分,以容纳另一个部分。通常情况下,熔化温度较低的零件上的柱子熔化后形成圆顶形状,以固定第二部分,类似于铆钉。热钉常用于包含电路板或更换消费品上的螺丝。

最常见的原因是不合适的桩或工具细节设计。这是至关重要的,桩细节有相同的体积,作为未成形的岗位。如果它太小,多余的材料可以推到桩的基部周围。如果太大,细节只会半成形,外观参差不齐。

然而,即使柱子和木桩的细节设计得当,如果熔化的材料粘在热工具上,形成的圆顶也有可能被破坏。这在软材料中尤其常见,比如聚乙烯。令人高兴的是,它可以很容易地通过温度调节和使用后冷却来避免。

如果一个应用程序依赖于美观,那么在设计过程的早期考虑组装方法是必要的。大多数常见的美容缺陷都可以通过适当的零件设计来避免。在设计的早期阶段规划美观的装配可以帮助降低废品率。如果一个零件已经在生产中,而没有计划焊接过程,然而,有很多事情可以做,以防止难看的闪光,标记或其他缺陷有吸引力的焊接技术。

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