塑料焊接在汽車工業(yè)上的應(yīng)用

韓少馳

摘要：伴隨著經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，汽車行業(yè)的發(fā)展日新月異，汽車行業(yè)的同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)呈現(xiàn)越發(fā)激烈的現(xiàn)象。在車水馬龍的街道上，川流不息的車輛，塑料的身影斑駁地依附在汽車上，用在裝飾方面的塑料材料以其輕便的優(yōu)勢(shì)在逐漸取代傳統(tǒng)金屬材料的地位。無論是涉及到的外在飾件還是內(nèi)裝飾件，都充斥著塑料的影子。

關(guān)鍵詞：熱固性塑料；熱塑性塑料；塑料焊接；汽車工業(yè)

中圖分類號(hào)：U465 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）17-0049-02

塑料以其質(zhì)量輕、裝飾性和手感好以及其較金屬密度小、物理彈性良好、耐化學(xué)腐蝕性、著色性好、加工性能好、設(shè)計(jì)自由度大又環(huán)保節(jié)約的特點(diǎn)正逐漸取代了沉重的金屬材料，我們眼中的汽車工藝中塑料的應(yīng)用離不開焊接技術(shù)，塑料焊接技術(shù)水平是衡量汽車生產(chǎn)新材料開發(fā)水平的標(biāo)志之一。汽車工業(yè)中包括熱氣焊、熱工具焊、電阻焊、感應(yīng)焊、高頻焊、激光焊、振動(dòng)焊、超聲波焊等各種塑料焊接方法，內(nèi)容涉及各種焊接方法的原理最新的塑料焊接方法，廣泛用于連接汽車儀表板、保險(xiǎn)杠、進(jìn)氣歧管、燃油箱、液壓油箱、蓄電池槽、燈罩、前后燈組件等多種零部件之中。

1 應(yīng)用中的焊接技術(shù)

應(yīng)用到汽車工業(yè)的塑料有：一種是可以在制作中進(jìn)行普通的烘漆操作的熱固性塑料；一種是容易快速加工的熱塑性塑料。常用在汽車工業(yè)方面的塑料，塑料應(yīng)用的方面的情況是：聚氨酯19.6%、熱固性復(fù)合材料10.4%、聚氯乙烯12.2%、ABS8%等等。塑料的連接是其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，塑料焊接經(jīng)濟(jì)、簡單、快捷、可靠，在汽車工業(yè)中適用于批量生產(chǎn)的塑料越來越受到汽車生產(chǎn)工業(yè)方面的青睞。塑料焊接技術(shù)原理的發(fā)展水平在一定程度上成為衡量汽車生產(chǎn)工業(yè)應(yīng)用塑料技術(shù)水平的指標(biāo)。

1.1 汽車工業(yè)的熱板焊接

在生產(chǎn)方面，廠家一般使用熱板焊接機(jī)控制熱板焊接模具方向的移動(dòng)變化，同時(shí)使用液壓驅(qū)動(dòng)或侍服馬達(dá)推動(dòng)進(jìn)行。其優(yōu)點(diǎn)是在生產(chǎn)過程中，可用于應(yīng)對(duì)不同要求的工件任何焊接制作，使制作完成后的工件焊接強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而且可以對(duì)缺少的塑料進(jìn)行后期補(bǔ)償。也可以依據(jù)不同的生產(chǎn)需要，調(diào)整焊接程序，設(shè)備能在焊接過程中保持穩(wěn)定性，能保證工件加工后的焊接程度符合標(biāo)準(zhǔn)。這些焊接設(shè)備早就應(yīng)用在汽車行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，伴隨汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車工業(yè)對(duì)生產(chǎn)加工的零件結(jié)構(gòu)、零件外形和使用時(shí)間的要求不斷提高，對(duì)其加工設(shè)備的性能要求也越來越嚴(yán)格。通常情況下，設(shè)備的性能情況直接影響焊接零件的質(zhì)量，工業(yè)生產(chǎn)過程中，設(shè)計(jì)者有必要根據(jù)即將生產(chǎn)零件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來應(yīng)用設(shè)備和選擇設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方式。在焊接過程中，零件加熱后出現(xiàn)意外變形的情況是最主要的問題，另外需要注意的是，在工業(yè)焊接過程中，需區(qū)分出焊接塑料的極性與無極性，以便于選擇應(yīng)用超聲波焊接還是激光焊接，這兩種焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)明顯多于熱板焊接技術(shù)。目前，國內(nèi)汽車的塑料油箱、蓄電池、車尾燈、手套箱等零件大多應(yīng)用焊接技術(shù)。

1.2 汽車工業(yè)的激光焊接

目前，激光焊接技術(shù)在汽車行業(yè)中只有少量的廠家采用激光焊接進(jìn)氣管等部件，這門新型的焊接技術(shù)，在一定程度上還沒有被廣泛應(yīng)用。但相信在不久的將來，會(huì)因?yàn)樗@著的焊接特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。在無震動(dòng)的情況下，可焊接尼龍、裝有敏感電子零件的工件以及三維焊接面等。焊接過程中，可在無溢膠情況下完成焊接的只有剛性塑料的相關(guān)制品。通常情況下，需加工的部件的尺寸、柔韌性或不規(guī)則形狀的焊接面都可以達(dá)到相應(yīng)的焊接。激光焊接大致可分為：固體ND-YAG系統(tǒng)及Diode system，CAD數(shù)據(jù)編程。還需要明確的是，本體材料與所有材料都能應(yīng)用激光焊接技術(shù)。據(jù)相關(guān)資料表明，應(yīng)用于汽車工業(yè)的生產(chǎn)材料中部分尼龍的種類、聚丙烯的種類、聚乙烯的種類依靠當(dāng)前的焊接技術(shù)也無法擺脫只能與本體材料相結(jié)合的技術(shù)困擾。

1.3 汽車工業(yè)的超聲波焊接

當(dāng)前，應(yīng)用于B5門板、立柱、儀表板等零部件焊接的技術(shù)發(fā)展仍舊停留在最初的技術(shù)層面，在應(yīng)用過程中還存在很多問題。超聲波焊接技術(shù)具有其他焊接技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在20世紀(jì)就被應(yīng)用于汽車工業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)用超聲波焊接技術(shù)有利于達(dá)到縮短生產(chǎn)時(shí)間和增加成本效益的目標(biāo)。目前超聲波焊接的種類大約可以分為單鉚焊、雙鉚焊和點(diǎn)焊。每種技術(shù)都以其不同之處在工業(yè)上不斷被應(yīng)用和改進(jìn)。在使用強(qiáng)度不高點(diǎn)焊焊接時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生劣質(zhì)的焊接頭。再之，需要控制焊接壓力的單鉚焊，保證塑料熔化后的焊接不會(huì)影響焊接牢度。在使用大強(qiáng)度雙鉚焊焊接時(shí)，由于焊頭塑料寬度大，所以存在影響表面質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在生產(chǎn)過程中選擇最適當(dāng)?shù)暮附臃绞?，才能保證達(dá)到相關(guān)工件的生產(chǎn)的既定目標(biāo)。

1.4 非標(biāo)準(zhǔn)型超聲波焊接技術(shù)

目前，此種技術(shù)應(yīng)用范圍還比較小，在生產(chǎn)過程中遇到需要熔接的大型的復(fù)雜工件時(shí)，除了要考慮大型復(fù)雜工件不同方向、不同形狀的熔接面，還要考慮同時(shí)焊接多個(gè)位置的技術(shù)操作問題。因?yàn)榉菢?biāo)準(zhǔn)型超聲波焊接的相關(guān)設(shè)備投入巨大，所以一臺(tái)設(shè)備只能生產(chǎn)一種大型復(fù)雜零件的現(xiàn)狀仍然存在，要改善此情況，還需要進(jìn)一步的考察和

研究。

1.5 汽車工業(yè)中的震動(dòng)摩擦焊接

汽車生產(chǎn)工業(yè)中的震動(dòng)摩擦焊接技術(shù)，是通過使模具在固定頻率和振幅控制下對(duì)生產(chǎn)部件進(jìn)行全面摩擦直到達(dá)到加熱熔融的狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)焊接的。這門新技術(shù)的高效率、好質(zhì)量、小噪聲、輕污染的特點(diǎn)，使它能焊接的塑料品種繁多。這將有望解決焊接多種規(guī)格的零件時(shí)技術(shù)不全面帶來的問題，應(yīng)用在汽車工業(yè)生產(chǎn)中，可以根據(jù)部件的不同要求調(diào)整相關(guān)參數(shù)，使所有型號(hào)的設(shè)備配備可以生產(chǎn)通用的同標(biāo)準(zhǔn)組件。

2 塑料焊接原理與塑料工藝

塑料以合成或天然的高分子化合物為基本成分，可在一定條件下塑化成型，達(dá)到工藝制作的要求，使產(chǎn)品最終形狀保持不變的固體材料。為了有效合理利用能源、在一定程度上降低汽車制造成本，不同類型轎車內(nèi)飾件可以使用通用的塑料材料，這樣在成本方面是最經(jīng)濟(jì)的，既減少了浪費(fèi)、節(jié)約資源，還能使資源利用率大大提高。塑料材料更以其輕便和良好的加工性能廣受青睞，塑料工藝的發(fā)展，為汽車工業(yè)的生命注入了色彩。制作精益的汽車裝飾，給人帶來耳目一新的感覺。在大力提倡環(huán)保的今天，塑料工藝的產(chǎn)生與發(fā)展可謂是順勢(shì)而生，塑料工藝品廢棄后，可回收再利用，成為再利用性資源，能夠期望達(dá)到量化的處理標(biāo)準(zhǔn)，讓人們?cè)谙硎芩芰瞎に噹淼闹T多便利的同時(shí)，也為環(huán)保做出一份貢獻(xiàn)，更加深了環(huán)保人人有責(zé)的意識(shí)。

3 結(jié)語

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車正向著輕量化、環(huán)?；较虻陌l(fā)展邁步，目前，有關(guān)學(xué)者在塑料、納米技術(shù)和復(fù)合材料在汽車工業(yè)上的應(yīng)用上的研究不斷深入，為其提供了有力的技術(shù)支持，使塑料在汽車工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。塑料在汽車工藝上的應(yīng)用，大大減少了廢棄的重金屬給環(huán)境造成的污染，在不久的將來，全塑汽車的誕生不再會(huì)只停留在構(gòu)思的層面，人類塑料化的汽車工業(yè)時(shí)代即將在新一波的經(jīng)濟(jì)浪潮中開創(chuàng)一片新天地。

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