店铺在1月中旬在Dukane Corp.在圣查尔斯，IL的总部跳跃，芝加哥以西35英里。技术人员正在忙于组装，加工和测试各种机器，包括公司塑料装配技术的第八型产品中的最新产品：热气焊接系统。

来自Dukane和一级汽车供应商的工程师正在测试系统组装两半的塑料空气管道的能力。当被问及他喜欢这个过程的时候，其中一家供应商的工程师简单地说：“它很干净。”

无颗粒式加入可能比汽车部件更适合医疗设备，但汽车制造商越来越需要为今天的高科技，扣除发动机提供无闪光和无颗粒状的塑料组件。一点塑料可能会升起阀门。

产生颗粒的美学接头的能力是热气焊接的许多优点之一。在Dukane的新工艺中，氮气通过定制的加热器歧管流动，通过定制的针或喷嘴轮廓送到焊缝。这是在不接触部分的情况下完成的。热量是针对性的，并且如红外或热板焊接，一旦塑料熔融，将热源被撤回，并且零件被压在一起以形成键合。

该过程提供了几个好处。它可以加入具有复杂3D形状的大型部件，使其适用于诸如空气管道，进气歧管，储层和尾灯等汽车部件。它还适用于具有功能整体部件的多码组件，例如带油雾分离器和挡板的发动机盖;带集成雷达传感器或相机的照明组件;甚至包括带内部硬件的电池等组件。

Dukane公司的模具工程经理Paul Cathcart说:“这真的为我们打开了一扇窗，让我们知道什么是可以设计和焊接的。”

热气焊接还为工程师提供了联合设计的一些灵活性。例如，振动焊接 - 用于加入大型汽车零件的持续处理 - 需要相当坚固的关节设计，具有额外的间隙，以允许在焊接过程中移动。“通过热气焊接，焊接接头可以较小，仍然实现近亲焊接强度，”Cathcart说。

由于该工艺使用了热氮(一种惰性气体)来加热零件，因此焊缝中不会发生氧化。这使得关节在高温、高压、压力脉动和接触腐蚀性化学物质等恶劣条件下具有特殊的长期强度。氮还可以改善关节的美观。塑料不会变黑或棕色。

“氮气在焊缝周围产生惰性区域，因此塑料没有热劣化，”Cathcart说。

热气焊接可以加入所有类型的热塑性塑料，包括填充材料。热气焊接可以加入认为太难以焊接的塑料，包括聚苯二甲酸丁二醇酯，聚甲醛，聚苯氧和聚苯硫醚。该过程甚至用于焊接柔性塑料，例如热塑性聚氨酯，不能用超声波或振动焊接组装。

“有些零件可以用热气焊接焊接，您无法焊接任何其他过程，”Cathcart说。

这个怎么运作

热气焊过程类似于热板焊接或红外焊接。首先，将组件的两半装入定制的固定装置中，该固定装置可以水平或垂直定向。负载通常是手动执行的，尽管它也可以用六轴机器人完成。在焊接之前，每个夹具中的气动夹具致动以使部件保持贴在工具上。（特殊功能可以设计成零件，以使夹具抓地力。）

夹紧零件确保它们的位置准确和一致的加热阶段。形状复杂的大型零件，如进气歧管或尾灯，在成型后总会由于翘曲而产生一些变化。但是，由于喷嘴将非常接近部件- 1到3毫米-即使是位置上的微小变化也可能导致一个或多个喷嘴接触部件，这将是不允许的。

“夹紧将焊缝锁定到位并迫使部件符合工具，这消除了翘曲的任何问题，”Cathcart解释。“热气焊接为您提供激光焊接的质量，同时还可以为您提供适应部件的一些可变性的能力。”

加载时，每个部分的一小部分突出夹具。

固定装置连接到由伺服驱动的滚珠丝杠驱动的线性载玻片。这使工程师精确控制夹具定位，夹紧力和焊接位移。假设质量模制部件，热气焊接机可以控制焊接深度，精度小于0.1毫米。

当机器启动时，压板在两个夹具之间移动。夹具然后移动靠近喷嘴阵列的部件而不接触它们。热气加热塑料一段固定的时间，直到每个部分边缘的一小部分塑料融化。

一旦塑料融化，固定装置就会分开，压板收回，固定装置又会彼此移动。这些部件被压在一起并保持一定的时间，这样当塑料冷却时熔化的边缘就会熔化。最后，fixture再次分离，并卸载组件。

所有总计，热气焊接的循环时间为30至45秒，与红外焊接相当。

压板通常是五种钢组分的三明治。中间有一个加热器板，将氮气加热至500至550℃的温度。在加热器板的两侧是蛇形板，其包含直接将热氮与喷嘴引导的通道。喷嘴板位于每个蛇形板上，以将氮气输送到焊缝的任一侧。

压板尺寸为适应部件。固定装置可以设计成组装一个大部分或多个较小的部分。

喷嘴的直径从2毫米到3毫米不等，排列成零件的形状。因此，每个喷嘴的高度被设置成与焊缝的轮廓相匹配。如果零件是平的，喷嘴尖端就会互相均匀。如果零件是弯曲的，尖端将被安排匹配的曲线。尖端之间大约间隔1毫米。

“我们的目标是获得持续的加热，”Cathcart解释道。“你希望喷嘴产生的热斑在焊缝上轻微重叠。”

取决于部分，压板可能有很多甚至数百个喷嘴。因为喷嘴长而窄，工程师可以将热量直接达到难以达到的区域 - 过度的红外线和热板焊接的优势。而且，如果需要，工程师可以对喷嘴的位置进行轻微调整。

用于该过程的氮气可以来自外部供应或车载氮气发生器。

过程控制

热气体焊接设备提供了相当大的过程控制。工程师可以编程温度，加热时间，夹紧力，焊接位移和保持时间。由于有了先进的电子设备和比例控制阀，工程师们可以根据零件的大小控制多达60个区域内的热气流动，从而控制焊接温度。因此，厚的切片可以得到更多的热量，薄的切片可以得到更少的热量。

质量流量传感器确认进入喷嘴的气体流量符合规格。如果喷嘴堵塞，系统就会收到问题的警报，并停止整个过程。

该机可以配备部件检测传感器，视觉检测系统和热成像系统。它也可以配备扫描仪以读取1D和2D条形码。

可以快速更改不同装配块的工具。机器可以将特定部件的设置存储在内存中，因此可以通过自动刀具标识来调用它们。

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