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汽車儀表板的塑料激光焊接

2019-06-18 22:13:33

需求背景

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汽車內飾件的加工技術這兩年得到了長足進展,各種內飾件包括儀表板、車門、座椅等的細節做得越來越精致。

傳統的儀表板都是通過振動摩擦的塑料焊接方式進行焊接,焊接過程中的高頻振動存在刮花儀表板的表面,因此振動摩擦焊的夾具需要包覆軟性材料來防止焊接過程對儀表板表面的刮傷。振動摩擦焊另外一個小問題是焊接過程產生焊渣,清潔度不好。對于儀表板焊接,振動摩擦焊接最大的問題是焊接后會有大量的溢膠產生,焊接線或者焊接區域非常不美觀。傳統的做法是將這些焊接線進行隱藏。但是隨著汽車內飾設計的不斷緊湊化,留給塑料焊接設計的空間已經越來越小,很多時候儀表板的焊縫是完全暴露在可視范圍內的。因此,尋找一種新的美觀的塑料焊接工藝已經變成了現實需求。
《汽車儀表板的塑料激光焊接》

激光塑料焊接的優點

對比傳統的振動摩擦焊接工藝,塑料激光焊接工藝在儀表板焊接上有著如下優點:
1. 焊接過程無振動。塑料激光焊接是一種非接觸式焊接方式,上下工件在夾具夾緊后就靜止,在焊接過程中不存在任何相對位移。因此,塑料激光焊接工藝對于產品外觀面的保護特別容易。
2. 幾乎沒有溢料,焊接線外觀美觀。塑料激光焊接形成的焊接線非常美觀,可以直接作為外觀面。激光焊接的過程中不會像振動摩擦焊接一樣由于焊接筋的大量塌陷導致焊接區域溢料非常多,焊接線非常難看。這也是汽車內外飾件采用激光焊接的最主要的原因。

儀表板激光塑料焊接的難點

儀表板塑料激光焊接工藝的第一個難點在于設計,塑膠產品如果采用激光焊接,一定要按照所選用的激光塑料焊接工藝的設計要求進行產品設計。對于儀表板的激光焊接設計,最重要的是焊接筋的設計。在塑料激光焊接過程中,焊接筋必須要存在足夠的焊接壓力,而這個焊接壓力是通過向夾具施加壓力來得到。因此,設計儀表板塑料激光焊接的焊接筋時,必須確保焊接線下方有足夠的位置可以提供給夾具,夾具必須要能夠完全足夠地支撐焊接線(參考下圖)。
《汽車儀表板的塑料激光焊接》

除了焊接線設計的難點,注塑件的變形也是儀表板塑料激光焊接的一個比較大的難點。儀表板尺寸一般較大,因此注塑的時候肯定會有變形。下部housing材料一般為PC/ABS材質,上部lens為PMMA材質,PMMA是易碎材質,如果在激光塑料焊接過程中施加的焊接壓力太大,則很有可能會把PMMA的上殼壓裂或壓碎。下部housing一般都是高壁結構,壁厚度很薄,但是高度很高,這樣的結構在壓力作用下很容易發生彎曲變形,造成焊接缺陷。

為了應對儀表板注塑工件的變形,在設計激光塑料焊接夾具的時候務必要設計可調整機構,在容易變形、應力集中的區域必須要設計調整塊來確保后續工藝調試的時候夾具可調整。

除了設計柔性夾具,在儀表板激光塑料焊接的工藝開發過程中,找到準確的工藝窗口也是成功開發儀表板激光焊接制程的重要因素。在尋找工藝參數的過程中,對于儀表板這一類高壁產品,一般不能使用太大的焊接壓力,否則在很大的焊接壓力作用下,工件的變形會加大,更容易造成塑料激光焊接的焊接缺陷。


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