许多汽车工程师有关于噪音，振动和苛刻（NVH）问题的噩梦。具有讽刺意味的是，其中一种害虫 - 振动 - 广泛用于组装许多类型的塑料汽车零件。

振动焊接是超声波焊接的近亲，是一种流行的装配工艺，因为它有很多优点。它可以加入相似和不同的热塑性塑料。振动焊接还可以组装不同方式生产的部件，如吹塑、注塑或3D打印。

此外，振动焊接可以用复杂的形状焊接大型部件。它是加入大型塑料零件的相对快速的过程。而且，因为它在热量之前施加压力，所以可以容纳一定量的扭曲。

振动焊机几乎可以加入所有热塑性塑料，包括许多类型的尼龙，聚酰胺，聚碳酸酯和聚丙烯。50岁的加入过程还可耐受添加剂，着色剂，填料和污染物。

大多数振动焊机今天使用电动伺服和线性电磁驱动系统。伺服致动减少维护，增加正常运行时间，比液压机的能量减少30％以上。

“线性振动焊接物理地在压力下水平地移动两部分，通过表面摩擦产生热量，使零件熔化并焊接在一起，”Telsonic Ultrasonics Inc.销售和营销副总裁Phil Sandow说，它提供全线高频和低频振动焊机。

“与超声波焊接相比，振动焊接在频率低下，较高幅度和更大的夹紧力，产生大密封的焊接区域，”Sandow解释。“电磁头消除与轴承表面相关的磨损和润滑。电动伺服使我们能够控制压力并在熔体下实现更严格的公差。“

流行塑料工艺

振动焊接是一种良好的装配过程，适用于各种部件几何形状和材料，使其适用于生产各种部件，这些部件从汽车到洗衣机的一切。

“振动焊接的主要优点之一是它可用于非常大的零件，”EWI加入高级工程师Miranda Marcus说。“长达六英尺长的零件可以加入。相比之下，超声波焊接通常限制为约12英寸 - 方形的[立方体尺寸]，甚至不提供连续焊接。

“可以焊接的零件尺寸的唯一实际限制是建立更大机器的成本效益”，“马库斯解释说。“五到六英尺是当前制造设备的限制。目前，没有任何财务激励才能建造较大，因为很少有塑料组件大于二维五英尺，可从振动焊接中受益。

“虽然许多其他工艺可以焊接大型部件，如热板，激光和红外焊接，振动焊接通常更快，”马库斯指出。“在消极方面，它倾向于产生颗粒状（塑料灰尘），这对于某些应用不可接受。此外，振动焊接需要比热板，激光和红外焊接更平坦的表面。“

振动焊接平均焊接时间为10 - 15秒，保持时间为15秒左右。马库斯表示，可以焊接相同尺寸的零件的装配过程，如热板和红外线，总的周期时间为45秒以上。激光焊接可以和振动焊接一样快，但对于较大的部件成本要高得多。

马库斯说:“振动焊接在具有较高表面摩擦系数的刚性材料上效果最好。”“例子包括丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二烯。如果零件有厚壁，或者添加一些玻璃填料，聚丙烯可以很好地振动焊接。

“由于其低摩擦系数，”聚四氟乙烯（Teflon）不适用于振动焊接，因此Marcus警告说。“或者，虽然热塑性氨基甲酸酯具有高摩擦系数，但它太软于焊接焊接。

“振动焊接往往更好地在不同的零件之间比其他过程之间的关节更好，”马库斯解释道。“这可能是由于在该过程中增加了熔体的机械破坏，由于焊接平面上的高振幅振动。然而，通常，半结晶塑料不会粘合到不同的半晶塑料。

马库斯说:“通常，振动焊接采用对接式接头。“重要的是，在接头和间隙中要有足够的土地面积，以适应焊接过程中可能发生的振动。

“如果关节宽度比振动的幅度窄，那么部件可能会失去焊缝中的[在某些时候]接触，这导致变形或损坏的机会，”添加马库斯。“如果外观是一个问题，可以添加闪存陷阱以隐藏在焊接期间将挤出的熔体。”

不断发展的应用程序

虽然振动焊接用于组装许多行业的各种塑料制品，但它传统上与汽车应用有关。

艾默生自动化解决方案公司非超声波全球产品经理Priyank Kishor表示:“原始设备制造商和一级供应商使用该工艺批量生产安全气囊滑道和框架、前灯、尾灯、仪表组和仪表面板。许多类型的发动机罩下部件也通过振动焊接组装，包括过滤器、流体罐和歧管。

特别是，进气歧管、碳罐和谐振器几十年来一直推动着振动焊机的需求。事实上，振动焊接实际上是在20世纪70年代早期发展起来的，用于大规模生产碳罐，以满足新的排放要求。

如今，一些大型汽车供应商，这种曼+ Hummel和Marelli，使用数千次振动焊机来批量生产零件，支持内燃机（ICE）动力列车。

但是，随着汽车行业继续向电动传动系统发展，歧管和其他内燃机部件的传统产量将在未来20年下降。不足为奇的是，许多过去严重依赖振动焊接的制造商现在正将注意力转向电池和燃料电池等电动汽车技术。

“虽然传统的市场增长已经停滞不前，但我们仍然销售了很多振动焊工和工具，”Dukane Corp.的全球汽车营销经理Ray Laflamme说：“电动汽车提供了几种用于振动焊接的新应用。

Laflamme指出:“电池外壳代表了一个新兴市场。冷却管道是另一个应用。就像内燃机上的进气歧管一样，电动汽车也需要冷却。振动焊接也是理想的，因为它是大批量生产必须密封的大型部件的有效方法。而且，大多数应用都使用半晶体材料。

“现在，许多仪表板都配有低频振动焊机，这种趋势应继续电动车，”Laflamme解释说。“事实上，由于轻质努力，我们希望在未来的仪表板中看到更少的金属部件。汽车工程师希望使用更多的塑料结构来处理碰撞和影响要求。

Laflamme说:“汽车行业也有一种趋势，即使用更大的塑料部件，这是由于汽车的轻量化。”“随着未来金属使用量的减少，振动焊接可能会成为装配车身面板和其他结构部件的流行方法。”

除汽车应用外，家电厂商继续投资振动焊接技术，从塑料洗碗机喷涂臂到洗衣机桶组装所有内容。

“我们开始看到更多涉及透过门的应用程序，”Laflamme解释道。“如果工程师不能用紧固件和垫圈组装它们，那么它们转向振动焊接以获得气密密封。

“我们还看到了医疗器械行业的一些有趣的应用，例如收集体液的导管，过滤器和容器，”加入Laflamme。“另一个新兴市场在包装行业。因为一些新型可重复使用的可重复使用的塑料容器和滑块很大，所以它们是用振动焊接技术生产的。“