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超聲波焊接技術之-超聲波塑料焊接接頭設計詳解

超聲波焊接是最常用的塑料焊接技術,在塑料加工業久享盛譽。由于焊接速度快、低能耗、焊縫質量一緻性與再

現性好,該技術是包裝、汽車、醫療、電氣、電子、家用器具行業大批量生産應用的首選焊接技術。用焊接方法連接的接頭稱為焊接接頭,它主要起連接和傳遞力的作用。超聲波焊接機焊接接頭有焊縫、熔合區和影響區三部分組成。


 

根據設計或工藝需要,在焊件的待焊部位加工并裝配成的一定幾何形狀的溝槽叫做坡口。利用機械(如創削、車削等)、火焰或電弧(碳弧氣刨)等加工坡口的過程叫開坡口。開坡口是為了保證電弧能深人接頭根部,使根部焊透并便于清渣,以獲得較好的成形,而且坡口還能起到調節焊縫金屬中母村金屬與填充金屬比例的作用。

1.坡口類型

焊接接頭的坡口根據其形狀不同可分為基本型、組合型和特殊型三類。

1)坡口面角度和坡口角度 待加工坡口的端面與坡口面之間的夾角叫坡口面角度,用産表示。兩坡口面之間的夾角叫坡口角度,用a表示。坡口面為待焊件上的坡口表面。

2)根部間隙 焊前在接頭根部之間預留的空隙叫根部間隙,用b表示,其作用在于打底焊時保證根部焊透。根部間隙又叫裝配間隙。

3)鈍邊 焊件開坡口時,沿焊件接頭坡口根部的端面直邊部分叫鈍邊,用P表示,如圖所示。鈍邊的作用是防止根部燒穿。

4)根部半徑 在J形、U形坡口底部的圓角半徑叫根部半徑,用R表示,它的作用是增大坡口根部的空間,以便焊透根部。

5)坡口深度 焊件上開坡口部分的高度叫坡口深度,用H表示。

3.坡口的選擇原則

選擇坡口時應考慮以下幾條原則:

1)保證焊接質量 滿足焊接質量要求是選擇坡口形式和尺寸首先需要考慮的原則,也是選擇坡口的最基本要求。

2)便于焊接施工 對于不能翻轉或内徑較小的容器,為避免大量的仰焊工作和便于采用單面焊雙面成形的工藝方法,宜采用V形或U形坡口。

3)坡口加工簡單 由于V形坡口是加工最簡單的一種,因此,能采用V形坡口或雙V形坡口就不宜采用U形或雙U形坡口等加工工藝較複雜的坡口類型。

4)坡口的斷面面積盡可能小 這樣可以降低焊接材料的消耗,減少焊接工作量并節省電能。

5)便于控制焊接變形 不适當的坡口形式容易産生較大的焊接變形。采用雙V形坡口比V形坡口可以減少焊縫金屬量約一半,且焊接接頭變形較少。

二、焊接接頭的類型及特點

焊接中,由于焊件的厚度、結構及使用條件的不同,其接頭類型也不同.一般可以歸納為對接接頭、T形接頭、角接接頭,搭接接頭和端接接頭5種基本類型。焊接接頭的類型、特點及應用見表。


                                       對接接頭

 

角型接頭


T型接頭


搭接接頭


三、焊縫形式及形狀尺寸

  焊件經焊接後所形成的結合部分叫做焊縫。

  1.焊縫形式

  焊縫按不同分類方法可分為下列幾種形式:

  1)按焊縫結合形式可分為對接焊縫、角焊縫、塞焊縫、槽焊縫和端接焊縫5種:   

 l)對接焊縫即在焊件的坡口面或一零件的坡口面與另一零件表面間焊接的焊縫。

  2)角焊縫即沿兩直交或近直交零件的交線所焊接的焊縫。

  3)端接焊縫即構成端接接頭所形成的焊縫。

  4)塞焊縫即兩零件相疊,其中一塊開圓孔,在圓孔中焊接兩闆所形成的焊縫。隻在孔内焊角焊縫者不稱為塞焊。

  5)槽焊縫即兩闆相疊,其中一塊開長孔,在長孔中焊接兩闆的焊縫。隻焊角焊縫者不稱為槽焊。

2)按施焊時焊縫在空間所處位置分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫及仰焊縫4種形式。

3)按焊縫斷續情況分為連續焊縫、斷續焊縫和定位焊縫三種形式。焊前為裝配和固定構件接縫的位置而焊接的短焊縫為定位焊縫;連續焊接的焊縫為連續焊縫;焊接成具有一定間距的焊縫的焊縫為斷續焊縫。

2.焊縫的形狀尺寸

  焊縫的形狀可用一系列幾何尺寸來表示,不同形式的焊縫,其形狀尺寸也不一樣。

1)焊縫寬度 焊縫表面與母材的交界處叫焊趾。焊縫表面兩焊趾之間的距離叫做焊縫寬度。

2)餘高 超出母材表面連線上面的那部分焊縫金屬的最大高度叫做餘高,如圖所示。在動載或交變載荷下,它非但不起加強作用,反而因焊趾處應力集中易于發生脆斷,所以餘高不能過高。焊條電弧焊的餘高值一般為03mm

3)熔深 在焊接接頭橫截面上,母村或前道焊縫熔化的深度叫做熔深。

4)焊縫厚度 在焊縫橫截面中,從焊縫正面到焊縫背面的距離,叫焊縫厚度。焊縫計算厚度是設計焊縫時使用的焊縫厚度。對接焊縫焊透時它等于焊件的厚度;角焊縫時它等于在角焊縫橫截面内畫出的最大等腰直角三角形中,從直角的頂到斜邊的垂線長度,習慣上也稱為喉厚。

5)焊腳 角焊縫的橫截面中,從一個直角面上的焊趾到另一個直角面表面的最小距離,叫做焊腳。在角焊縫的橫截面中畫出的最大等腰直角三角形中直角邊的長度叫做焊腳尺寸,如圖所示。

6)焊縫成形系數 熔焊時,在單道焊縫橫截面上焊縫寬度與焊縫計算厚度的比值,叫做焊縫成形系數,如圖所示。焊縫成形系數的大小對焊縫質量有較大影響,成形系數過小,焊縫窄而深,易産生氣孔和裂紋;成形系數過大,焊縫寬而淺,易産生焊不透等現象,所以焊縫成形系數應控制在合理數值内。

四、焊接位置


熔焊時,焊件接縫所處的空間位置叫焊接位置。焊接位置可用焊縫傾角和焊縫轉角來表示,有平焊、立焊、橫焊和仰焊位置等。焊縫傾角,即焊縫軸線與水平面之間的夾角,如圖所示。焊縫轉角,即焊縫中心線(焊根和蓋面層中心連線)和水平參照面Y軸的夾角,如圖所示。

1.平焊位置

平焊位置是焊縫傾角0°焊縫轉角90 °的焊接位置,如圖所示。

2.橫焊位量

橫焊位置是焊縫傾角°或180 ° ,焊縫轉角°或180 °的對接位置,如圖所示。

3.立焊位置

立焊位置是焊縫傾角90 ° (立向上)或270° (立向下)的焊接位置,如圖所示。

4.仰焊位置

 仰焊位置是對接焊縫傾角°或180 ° 、轉角270 °的焊接位置,如圖所示。此外,對于角焊位置還規定了另外兩種焊接位置:

5.平角焊位量

平角焊位置是焊縫傾角、轉角45“或135”的角焊位置,如圖所示。


6.仰角焊位置

仰角焊位置是傾角0180度、轉角225度或315度的角焊位置。

在平焊位置、橫焊位置、立焊位置、仰焊位置進行的焊接分别稱為平焊、橫焊、立焊、仰焊。T形(十字)接頭和角接接頭處于平焊位置進行的焊接稱為船形焊。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,所以稱全位置焊接。當焊件接縫置于傾斜位置(除平、橫、立。仰焊位置以外)時進行的焊接稱為傾斜焊。


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