塑料质轻,成型加工性能优良,装饰性及手感好,在过去的几十年中大量取代传统材料(如钢铁)广泛应用于汽车领域。在现代车辆上,无论是外装饰件(如保险杠、挡泥板、车轮罩、导流板等) 、内装饰件(如仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、座椅、后护板等) ,还是功能与结构件(油箱、散热器水室、空滤器罩、扇叶片等),到处可以看到塑料制件的影子。随着汽车轻量化的发展要求和汽车塑料技术的扩大应用,汽车塑料件的使用越来越多,汽车用塑料分热固性塑料,能够经受住普通的烘漆操作;另一种是热塑性塑料,具有加工容易、快速的优点。 塑料的连接是其广泛应用的关键环节。塑料可以通过机械紧固、粘接或焊接进行连接。紧固连接速度快,适用于所有塑料,但是成本高、会产生应力集中,不能形成密封接头或获得适当的性能。粘接能获得优良的性能和优质接头,但操作困难,需要精心地进行接头和表面制备,而且速度很慢,不适于大批量生产。而焊接经济、简单、快捷、可靠,能形成静态强度接近于母材的接头,因而适用于大批量生产,在汽车工业获得了愈来愈广泛的应用。塑料焊接技术水平已经成为了衡量汽车生产技术水平及新材料开发水平的标志之一。 汽车工业所用的塑料焊接方法分为两大类:一是内部加热法(通过机械运动、 内部摩擦发热),如振动焊、旋转焊、超声波焊;另一类是外部加热法,如热气焊、热工具焊、电阻焊、感应焊、高频焊、激光焊等。
热气焊 热气焊类似于金属的氧乙炔气焊,只不过后者用明火前者用热气流加热。热气焊过程中,来自焊枪中的热气流(典型的温度为 200~300 ℃,流速达 15~60L/ min)同时对填充棒和焊件加热,当材料表面软化达到黏稠状态时,填充棒连续压进到焊缝中。填充棒材料完全与母材成份相同,通常是圆形的(直径约 3mm),焊接厚板时采用多焊道焊接。圆形填充棒的一个缺点是在多焊道过程中空气泡容易截留在焊缝中,造成强度降低,这个问题可以通过采用三角形截面焊棒解决。 热气焊过程中作为焊接热源载体的气体最常用的是压缩空气,因为它价格低廉,在很多情况下能获得令人满意的结果。氮气用于对氧化敏感的塑料如聚乙烯的焊接。可用热气焊焊接的典型材料包括聚氯乙烯聚乙烯、聚丙烯、有机玻璃、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯乙烯、尼龙、ABS等。 热气焊的主要优点是适应性(灵活性)强,可用简单的便携式设备加工大型、复杂的零部件。热气焊适用于不规则结构,但它速度慢,焊接质量很大程度上依赖于操作者的技能,故很少用于批量生产,但它适用于修理操作。 热气焊通常用于焊接长的接头。在汽车行业的典型用途包括:蓄水池内衬焊缝、大型热塑性塑料通气管道的组装、塑料油(水)箱的制造、塑料管路的连接或修补。
热工具焊 热工具焊是应用最广泛的塑料焊接方法之一。焊接过程中,金属加热工具嵌入两接合表面之间直至达到塑料的熔化温度,然后热工具被抽出,对接头施加压力,使熔化表面接触在一起,在可控压力下冷却和凝固而形成焊缝。在绝大多数情况下,连接表面是平的(如塑料管的连接),采用的热工具是热板,这时热工具焊称作热板焊。但在某些情况下,如汽车前灯和尾灯的双曲接合界面,要求复杂形状的热工具以匹配其连接表面的轮廓。 热工具由金属制成,通过内部的管状加热丝或释热元件加热。使用温度传感器可对工具表面的温度进行精确控制。为了防止熔化塑料层粘附在工具上,工具表面涂上一层聚四氟乙烯。平的热板可以覆盖上涂有聚四氟乙烯的砂布(玻璃布),但是这些涂层将工具最大表面温度限制在约 270 ℃以下。典型的热板温度为 180~230 ℃(取决于材料类型),但有时高达 500 ℃。较高温度时需采用镀青铜压板。 大多数材料的接头通常等同于母材。加热熔化的任何塑料均可用热工具焊接。热工具焊也可用于焊接异种材料,这时组件的两部分分别采用不同的表面温度。一个典型的例子是汽车尾灯和反射镜的焊接(PMMA 和ABS的焊接) 。 热工具焊在汽车行业的典型应用包括:汽车散热器上集水室、液压油箱、聚丙烯共聚物蓄电池灯、聚乙烯燃油箱加油管、内部和外部饰件和部件、前灯和尾灯、工具箱等。 |