一種採用電熱絲加熱焊接的發動機塑料件用焊接方法及裝置與流程
2023-11-05 20:01:07 2
本發明涉及焊接技術領域，尤其涉及塑料件用焊接方法。
背景技術：
當前，世界汽車材料技術發展的主要方向是輕量化、安全性、智能化和環保。減輕汽車自身的重量是降低汽車油耗、調高燃燒效率的最有效措施之一。在現代汽車設計中，由於工程塑料具有比強度高、易成行、成本低等優點，塑料類材料的使用越來越多，範圍也越來越廣，成為有效降低整車的重要關鍵性因素。
由於汽車零件集成化程度越來越高，塑料件之間需要通過各種工藝進行結合連接，比如焊接。
目前常用的焊接方式有傳統振動摩擦焊接(vibrationwelding)。近年對零件級別的清潔度要求越來越高，由于振動摩擦焊接方式不可避免的會產生溢料以及包含玻纖等細小雜質，因此結構複雜成本高昂的超聲波焊接(ultrasonicwelding)、熱氣焊接(hotgas)等複雜工藝不得不在生產中被應用。
技術實現要素：
本發明的目的在於，提供一種採用電熱絲加熱焊接的發動機塑料件用焊接方法及裝置，以解決上述至少一個技術問題。
本發明所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現：
一種採用電熱絲加熱焊接的發動機塑料件用焊接方法，其特徵在於，包括如下步驟；
步驟一，將電熱絲布置在兩個待焊接塑料件的待連接處；
步驟二，將兩個待焊接塑料件通過一焊接裝置的焊接夾具夾緊固定，並保持兩個待焊接塑料件接觸連接，且相對位置不變；
步驟三，通過焊接裝置給電熱絲供電，焊接夾具向兩個待焊接塑料件施壓，增加焊接夾具對兩個待焊接塑料件的夾緊力；
步驟四，兩個待焊接塑料件的待連接處的塑料熔融，兩個待焊接塑料件相連製成成品，所述成品內埋設有所述電熱絲。
本發明解決了傳統焊接方式清潔度差和複雜焊接方式成本高的缺陷，採用本發明的焊接方法高效、清潔度高、成本低。
步驟一之前，還包括焊前準備工序；兩個待焊接塑料件中的任意一個塑料件上設有用於放置電熱絲的槽體，所述槽體位於兩個待焊接塑料件的待連接處；
步驟一中，將電熱絲布置在所述槽體內。
通過設有槽體，便於電熱絲的固定與放置。
兩個待焊接塑料件中設有所述槽體的塑料件為第一塑料件，另一個塑料件為第二塑料件，第一塑料件與第二塑料件通過焊接夾具固定時，第一塑料件位於第二塑料件的下方；
所述第二塑料件上設有一焊接筋；
步驟二中，所述第一塑料件與所述第二塑料件預定位連接後，放入所述焊接夾具；
當所述第一塑料件與所述第二塑料件預定位連接時，所述第二塑料件上的焊接筋位於所述槽體的上方。
便於實現第一塑料件的槽體處於第二塑料件的焊接筋處熔融後，固化相連。
第一塑料件上設有一溢料槽，所述槽體位於所述溢料槽的底部；
當所述第一塑料件與所述第二塑料件預定位連接時，所述第二塑料件上的焊接筋位於所述第一塑料件的溢料槽內。
本發明通過設有一溢料槽，防止電熱絲加熱將塑料件熔化後，熔融態的塑料件向外溢出，防止溢料，保證成品的整體美觀性。
步驟一之前，焊前準備工序還包括參數設定，首先設定電熱絲的電阻；設定方式根據r＝c*(u^2*t)/[m*cp*(t-t0)]；
其中，c為修正係數，設定值在1到2之間；u為電壓；t為焊接時間，控制在30秒內；m為焊接部位重量；cp為定壓比熱容；t為焊接件初始溫度，室溫；t0為焊接件熔點；
當設定獲得電熱絲的電阻後，根據r＝ρl/s獲得適宜的電熱絲的長度與截面面積；
其中，ρ為電熱絲選取材質的密度，l為電熱絲的長度，s為電熱絲的截面面積；
所述槽體根據獲得的電熱絲的長度與截面面積進行開設。
採用本發明更便於針對不同材質、不同大小的塑料件均能實現焊接。
所述焊接裝置設有一用於電性連接電熱絲的連接件，所述連接件的電能輸入端連接一工業供電系統。
便於直接採用工業供電系統進行焊接裝置電能的供給。
也可以是，所述焊接裝置包括一調壓電路，所述調壓電路包括一電能輸入端、一電能輸出端，所述調壓電路的電能輸入端與工業供電系統相連，所述調壓電路的電能輸出端設有用於連接所述電熱絲的連接件。
本發明通過調壓電路便於將工業供電系統的電壓轉化為電熱絲工作所需的電壓。
步驟一之前，焊接夾具根據設定的焊接深度向兩個待焊接塑料件施壓；
所述焊接夾具包括機架，所述機架上設有一上夾具、一下夾具，所述上夾具與所述下夾具之間設有用於容置兩個待焊接塑料件的空間；
所述上夾具通過一伸縮機構連接機架，所述伸縮機構帶動所述上夾具進行上下方向的運動，所述下夾具固定在所述機架上；
所述機架上還設有一用於檢測上夾具上下運動情況的位移傳感器，所述位移傳感器連接一微型處理器系統，所述微型處理器系統連接一用於選擇設定參數的顯示屏，所述設定參數包括焊接深度；
所述微型處理器系統控制連接所述伸縮機構。
本發明通過位移傳感器，便於監測上夾具的運動情況，實現焊接深度的精確控制。
所述伸縮機構是一電動伸縮機構，所述電動伸縮機構包括一電動機，所述電動機連接所述微型處理器系統。實現微型處理器系統控制連接電動機。
所述伸縮機構是一氣動伸縮機構，所述氣動伸縮機構包括一氣泵，所述微型處理器系統控制連接所述氣泵。實現微型處理器系統對氣泵的控制，進而控制伸縮機構的伸縮情況。
所述位移傳感器包括至少三個縱向排布的紅外發光元件、一紅外接收元件、一信號處理模塊，所述紅外發光元件與所述紅外接收元件均與所述信號處理模塊相連，所述信號處理模塊連接所述微型處理器系統；
所述紅外發光元件呈固定在所述機架上，所述紅外接收元件固定在所述上夾具上，所述紅外發光元件的發光方向與所述紅外接收元件的感光方向相對；
所述位移傳感器的所有紅外發光元件的發光頻率均不同。
便於紅外接收元件通過感應接收到的紅外發光元件的發光頻率並將信號發送給信號處理模塊，信號處理模塊分析獲知上夾具的運動情況。
所述第一塑料件上設有一用於電熱絲伸出的通孔，所述通孔與所述槽體導通。
便於外界電源向電熱絲通電。
所述第二塑料件上靠近所述通孔處的焊接筋的長度小於所述第二塑料件上遠離所述通孔處的焊接筋的長度，且兩者的長度差值不小於2mm，且不大於步驟三中施壓造成的位移變化量。
步驟三中施壓造成的位移變化量即為焊接深度。
所述焊接裝置包括一製冷系統，所述製冷系統包括一吹風機構；
步驟四中，兩個待焊接塑料件的待連接處的塑料熔融後，吹風機構向兩個待焊接塑料件的連接處吹風，完成固化處理製成所述成品。
便於實現風冷固化的效果，加快成品的製得。
一種採用電熱絲加熱焊接的發動機塑料件用焊接裝置，包括一機架，所述機架上設有一用於固定兩個待焊接塑料件的焊接夾具，其特徵在於，所述機架上還設有一用於電性連接電熱絲的連接件，所述連接件的電能輸入端連接一工業供電系統；
所述電熱絲為用於安裝在兩個待焊接塑料件的待連接處的電熱絲。
本發明通過優化傳統的焊接裝置，將電熱絲安裝在兩個待焊接塑料件的連接處，通過工業供電系統向電熱絲供電，實現電熱絲所處的塑料件熔融後，兩個塑料件連接在一起。相較傳統的塑料件用焊接裝置，無雜質，成本低。
所述焊接夾具包括機架，所述機架上設有一上夾具、一下夾具，所述上夾具與所述下夾具之間設有用於容置兩個待焊接塑料件的空間；
所述上夾具通過一伸縮機構連接機架，所述伸縮機構帶動所述上夾具進行上下方向的運動，所述下夾具固定在所述機架上；
所述機架上還設有一用於檢測上夾具上下運動情況的位移傳感器，所述位移傳感器連接一微型處理器系統，所述微型處理器系統連接一用於選擇設定參數的顯示屏，所述設定參數包括焊接深度；
所述微型處理器系統控制連接所述伸縮機構。
本發明通過位移傳感器，便於監測上夾具的運動情況，實現焊接深度的精確控制。
一種採用電熱絲加熱焊接的發動機塑料件用焊接方法製成的焊接成品，包括第一塑料件與第二塑料件，其特徵在於，第一塑料件與所述第二塑料件的連接處埋設有電熱絲。
附圖說明
圖1為本發明採用電熱絲加熱焊接的發動機塑料件用焊接方法的流程圖；
圖2為本發明用電熱絲加熱焊接的發動機塑料件用焊接方法的兩個待焊接塑料件的待連接處的部分結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本發明。
參見圖1、圖2，一種採用電熱絲1加熱焊接的發動機塑料件用焊接方法，包括如下步驟；步驟一，將電熱絲1布置在兩個待焊接塑料件的待連接處；步驟二，將兩個待焊接塑料件通過一焊接裝置的焊接夾具夾緊固定，並保持兩個待焊接塑料件接觸連接，且相對位置不變；步驟三，通過一焊接裝置給電熱絲1供電，焊接夾具向兩個待焊接塑料件施壓，增加焊接夾具對兩個待焊接塑料件的夾緊力；焊接夾具的施壓方向垂直於兩個待焊接塑料件的連接面；步驟四，兩個待焊接塑料件的待連接處的塑料熔融，兩個待焊接塑料件相連製成成品，成品內埋設有電熱絲1。本發明解決了傳統焊接方式清潔度差和複雜焊接方式成本高的缺陷，採用本發明的焊接方法高效、清潔度高、成本低。
步驟一之前，還包括焊前準備工序；兩個待焊接塑料件中的任意一個塑料件上設有用於放置電熱絲1的槽體，槽體位於兩個待焊接塑料件的待連接處；步驟一中，將電熱絲1布置在槽體內。通過設有槽體，便於電熱絲1的固定與放置。
兩個待焊接塑料件中設有槽體的塑料件為第一塑料件，另一個塑料件為第二塑料件，第一塑料件與第二塑料件通過焊接夾具固定時，第一塑料件位於第二塑料件的下方；第二塑料件上設有一焊接筋11；步驟二中，第一塑料件與第二塑料件預定位連接後，放入焊接夾具；當第一塑料件與第二塑料件預定位連接時，第二塑料件上的焊接筋11位於槽體的上方。便於實現第一塑料件的槽體處於第二塑料件的焊接筋11處熔融後，固化相連。焊接筋的橫截面與槽體的橫截面相匹配。便於實現第二塑料件的焊接筋處於第一塑料件的槽體處相連。
第一塑料件上設有一溢料槽12，槽體位於溢料槽12的底部；當第一塑料件與第二塑料件預定位連接時，第二塑料件上的焊接筋11位於第一塑料件的溢料槽12內。本發明通過設有一溢料槽12，防止電熱絲1加熱將塑料件熔化後，熔融態的塑料件向外溢出，防止溢料，保證成品的整體美觀性。
第一塑料件上設有一用於電熱絲伸出的通孔，通孔與槽體導通。便於外界電源向電熱絲通電。
第二塑料件上靠近通孔處的焊接筋的長度小於第二塑料件上遠離通孔處的焊接筋的長度，且兩者的長度差值不小於2mm，且不大於步驟三中施壓造成的位移變化量。
步驟一之前，焊前準備工序還包括參數設定，首先設定電熱絲的電阻；設定方式根據r＝c*(u^2*t)/[m*cp*(t-t0)]；其中，c為修正係數，設定值在1到2之間；u為電壓；t為焊接時間，控制在30秒內；m為焊接部位重量；cp為定壓比熱容；t為焊接件初始溫度，室溫；t0為焊接件熔點；當設定獲得電熱絲的電阻後，根據r＝ρl/s獲得適宜的電熱絲的長度與截面面積；其中，ρ為電熱絲選取材質的密度，l為電熱絲的長度，s為電熱絲的截面面積；步驟一中，槽體根據獲得的電熱絲的長度與截面面積進行開設。採用本發明更便於針對不同材質、不同大小的塑料件均能實現焊接。
焊接裝置設有一用於電性連接電熱絲的連接件，連接件的電能輸入端連接一工業供電系統。便於直接採用工業供電系統進行焊接裝置電能的供給。
也可以是，焊接裝置包括一調壓電路，調壓電路包括一電能輸入端、一電能輸出端，調壓電路的電能輸入端與工業供電系統相連，調壓電路的電能輸出端設有用於連接電熱絲的連接件。本發明通過調壓電路便於將工業供電系統的電壓轉化為電熱絲工作所需的電壓。
步驟三中，焊接夾具根據設定的焊接深度向兩個待焊接塑料件施壓；焊接夾具包括機架，機架上設有一上夾具、一下夾具，上夾具與下夾具之間設有用於容置兩個待焊接塑料件的空間；上夾具通過一伸縮機構連接機架，伸縮機構帶動上夾具進行上下方向的運動，下夾具固定在機架上；機架上還設有一用於檢測上夾具上下運動情況的位移傳感器，位移傳感器連接一微型處理器系統，微型處理器系統連接一用於選擇設定參數的顯示屏，設定參數包括焊接深度；微型處理器系統控制連接伸縮機構。本發明通過位移傳感器，便於監測上夾具的運動情況，實現焊接深度的精確控制。
伸縮機構是一電動伸縮機構，電動伸縮機構包括一電動機，電動機連接微型處理器系統。實現微型處理器系統控制連接電動機。
伸縮機構是一氣動伸縮機構，氣動伸縮機構包括一氣泵，微型處理器系統控制連接氣泵。實現微型處理器系統對氣泵的控制，進而控制伸縮機構的伸縮情況。
位移傳感器包括至少三個縱向排布的紅外發光元件、一紅外接收元件、一信號處理模塊，紅外發光元件與紅外接收元件均與信號處理模塊相連；紅外發光元件呈固定在機架上，紅外接收元件固定在上夾具上，紅外發光元件的發光方向與紅外接收元件的感光方向相對；位移傳感器的所有紅外發光元件的發光頻率均不同，便於紅外接收元件通過感應接收到的紅外發光元件的發光頻率並將信號發送給信號處理模塊，信號處理模塊分析獲知上夾具的運動情況。
焊接裝置包括一製冷系統，製冷系統包括一吹風機構；步驟四中，兩個待焊接塑料件的待連接處的塑料熔融後，吹風機構向兩個待焊接塑料件的連接處吹風，完成固化處理製成成品。便於實現風冷固化的效果，加快成品的製得。
一種採用電熱絲加熱焊接的發動機塑料件用焊接裝置，包括一機架，機架上設有一用於固定兩個待焊接塑料件的焊接夾具，機架上還設有一用於電性連接電熱絲的連接件，連接件的電能輸入端連接一工業供電系統；電熱絲為用於安裝在兩個待焊接塑料件的待連接處的電熱絲。本發明通過優化傳統的焊接裝置，將電熱絲安裝在兩個待焊接塑料件的連接處，通過工業供電系統向電熱絲供電，實現電熱絲所處的塑料件熔融後，兩個塑料件連接在一起。相較傳統的塑料件用焊接裝置，無雜質，成本低。
焊接夾具包括機架，機架上設有一上夾具、一下夾具，上夾具與下夾具之間設有用於容置兩個待焊接塑料件的空間；上夾具通過一伸縮機構連接機架，伸縮機構帶動上夾具進行上下方向的運動，下夾具固定在機架上；機架上還設有一用於檢測上夾具上下運動情況的位移傳感器，位移傳感器連接一微型處理器系統，微型處理器系統連接一用於選擇設定參數的顯示屏，設定參數包括焊接深度；微型處理器系統控制連接伸縮機構。本發明通過位移傳感器，便於監測上夾具的運動情況，實現焊接深度的精確控制。
電熱絲內設有一用於輸送制熱氣體的氣流通道，氣流通道的一端與一用於輸送熱氣的氣泵導通，氣流通道的另一端與一吸氣機構導通，氣泵與吸氣機構均固定在焊接裝置的機架上。便於在焊接過程中，向電熱絲內輸送制熱氣體，加快焊接進度。本發明通過優化了電熱絲的結構，減少了電熱絲成本的同時，提高了焊接效果，制熱更快速。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。