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超声波焊接技术之-超声波塑料焊接接头设计详解

超声波焊接是最常用的塑料焊接技术,在塑料加工业久享盛誉。由于焊接速度快、低能耗、焊缝质量一致性与再

现性好,该技术是包装、汽车、医疗、电气、电子、家用器具行业大批量生产应用的首选焊接技术。用焊接方法连接的接头称为焊接接头,它主要起连接和传递力的作用。超声波焊接机焊接接头有焊缝、熔合区和影响区三部分组成。


 

根据设计或工艺需要,在焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽叫做坡口。利用机械(如创削、车削等)、火焰或电弧(碳弧气刨)等加工坡口的过程叫开坡口。开坡口是为了保证电弧能深人接头根部,使根部焊透并便于清渣,以获得较好的成形,而且坡口还能起到调节焊缝金属中母村金属与填充金属比例的作用。

1.坡口类型

焊接接头的坡口根据其形状不同可分为基本型、组合型和特殊型三类。

1)坡口面角度和坡口角度 待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度,用产表示。两坡口面之间的夹角叫坡口角度,用a表示。坡口面为待焊件上的坡口表面。

2)根部间隙 焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙,用b表示,其作用在于打底焊时保证根部焊透。根部间隙又叫装配间隙。

3)钝边 焊件开坡口时,沿焊件接头坡口根部的端面直边部分叫钝边,用P表示,如图所示。钝边的作用是防止根部烧穿。

4)根部半径 在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径,用R表示,它的作用是增大坡口根部的空间,以便焊透根部。

5)坡口深度 焊件上开坡口部分的高度叫坡口深度,用H表示。

3.坡口的选择原则

选择坡口时应考虑以下几条原则:

1)保证焊接质量 满足焊接质量要求是选择坡口形式和尺寸首先需要考虑的原则,也是选择坡口的最基本要求。

2)便于焊接施工 对于不能翻转或内径较小的容器,为避免大量的仰焊工作和便于采用单面焊双面成形的工艺方法,宜采用V形或U形坡口。

3)坡口加工简单 由于V形坡口是加工最简单的一种,因此,能采用V形坡口或双V形坡口就不宜采用U形或双U形坡口等加工工艺较复杂的坡口类型。

4)坡口的断面面积尽可能小 这样可以降低焊接材料的消耗,减少焊接工作量并节省电能。

5)便于控制焊接变形 不适当的坡口形式容易产生较大的焊接变形。采用双V形坡口比V形坡口可以减少焊缝金属量约一半,且焊接接头变形较少。

二、焊接接头的类型及特点

焊接中,由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同,其接头类型也不同.一般可以归纳为对接接头、T形接头、角接接头,搭接接头和端接接头5种基本类型。焊接接头的类型、特点及应用见表。


                                       对接接头

 

角型接头


T型接头


搭接接头


三、焊缝形式及形状尺寸

  焊件经焊接后所形成的结合部分叫做焊缝。

  1.焊缝形式

  焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式:

  1)按焊缝结合形式可分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝5种:   

 l)对接焊缝即在焊件的坡口面或一零件的坡口面与另一零件表面间焊接的焊缝。

  2)角焊缝即沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。

  3)端接焊缝即构成端接接头所形成的焊缝。

  4)塞焊缝即两零件相叠,其中一块开圆孔,在圆孔中焊接两板所形成的焊缝。只在孔内焊角焊缝者不称为塞焊。

  5)槽焊缝即两板相叠,其中一块开长孔,在长孔中焊接两板的焊缝。只焊角焊缝者不称为槽焊。

2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝4种形式。

3)按焊缝断续情况分为连续焊缝、断续焊缝和定位焊缝三种形式。焊前为装配和固定构件接缝的位置而焊接的短焊缝为定位焊缝;连续焊接的焊缝为连续焊缝;焊接成具有一定间距的焊缝的焊缝为断续焊缝。

2.焊缝的形状尺寸

  焊缝的形状可用一系列几何尺寸来表示,不同形式的焊缝,其形状尺寸也不一样。

1)焊缝宽度 焊缝表面与母材的交界处叫焊趾。焊缝表面两焊趾之间的距离叫做焊缝宽度。

2)余高 超出母材表面连线上面的那部分焊缝金属的最大高度叫做余高,如图所示。在动载或交变载荷下,它非但不起加强作用,反而因焊趾处应力集中易于发生脆断,所以余高不能过高。焊条电弧焊的余高值一般为03mm

3)熔深 在焊接接头横截面上,母村或前道焊缝熔化的深度叫做熔深。

4)焊缝厚度 在焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝背面的距离,叫焊缝厚度。焊缝计算厚度是设计焊缝时使用的焊缝厚度。对接焊缝焊透时它等于焊件的厚度;角焊缝时它等于在角焊缝横截面内画出的最大等腰直角三角形中,从直角的顶到斜边的垂线长度,习惯上也称为喉厚。

5)焊脚 角焊缝的横截面中,从一个直角面上的焊趾到另一个直角面表面的最小距离,叫做焊脚。在角焊缝的横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度叫做焊脚尺寸,如图所示。

6)焊缝成形系数 熔焊时,在单道焊缝横截面上焊缝宽度与焊缝计算厚度的比值,叫做焊缝成形系数,如图所示。焊缝成形系数的大小对焊缝质量有较大影响,成形系数过小,焊缝窄而深,易产生气孔和裂纹;成形系数过大,焊缝宽而浅,易产生焊不透等现象,所以焊缝成形系数应控制在合理数值内。

四、焊接位置


熔焊时,焊件接缝所处的空间位置叫焊接位置。焊接位置可用焊缝倾角和焊缝转角来表示,有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。焊缝倾角,即焊缝轴线与水平面之间的夹角,如图所示。焊缝转角,即焊缝中心线(焊根和盖面层中心连线)和水平参照面Y轴的夹角,如图所示。

1.平焊位置

平焊位置是焊缝倾角0°焊缝转角90 °的焊接位置,如图所示。

2.横焊位量

横焊位置是焊缝倾角°或180 ° ,焊缝转角°或180 °的对接位置,如图所示。

3.立焊位置

立焊位置是焊缝倾角90 ° (立向上)或270° (立向下)的焊接位置,如图所示。

4.仰焊位置

 仰焊位置是对接焊缝倾角°或180 ° 、转角270 °的焊接位置,如图所示。此外,对于角焊位置还规定了另外两种焊接位置:

5.平角焊位量

平角焊位置是焊缝倾角、转角45“或135”的角焊位置,如图所示。


6.仰角焊位置

仰角焊位置是倾角0180度、转角225度或315度的角焊位置。

在平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置进行的焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊。T形(十字)接头和角接接头处于平焊位置进行的焊接称为船形焊。在工程上常用的水平固定管的焊接,由于管子在的焊接中,有仰焊、立焊、平焊,所以称全位置焊接。当焊件接缝置于倾斜位置(除平、横、立。仰焊位置以外)时进行的焊接称为倾斜焊。


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