CN107009635A - 一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械领域。一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，包括如下步骤；步骤一，将电热丝布置在两个待焊接塑料件的待连接处；步骤二，将两个待焊接塑料件通过一焊接装置的焊接夹具夹紧固定，并保持两个待焊接塑料件接触连接，且相对位置不变；步骤三，通过一焊接装置给电热丝供电，焊接夹具向两个待焊接塑料件施压，增加焊接夹具对两个待焊接塑料件的夹紧力；步骤四，两个待焊接塑料件的待连接处的塑料熔融，两个待焊接塑料件相连制成成品，成品内埋设有电热丝。本发明解决了传统焊接方式清洁度差和复杂焊接方式成本高的缺陷，采用本发明的焊接方法高效、清洁度高、成本低。

Description

一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法及装置

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及塑料件用焊接方法。

背景技术

当前，世界汽车材料技术发展的主要方向是轻量化、安全性、智能化和环保。减轻汽车自身的重量是降低汽车油耗、调高燃烧效率的最有效措施之一。在现代汽车设计中，由于工程塑料具有比强度高、易成行、成本低等优点，塑料类材料的使用越来越多，范围也越来越广，成为有效降低整车的重要关键性因素。

由于汽车零件集成化程度越来越高，塑料件之间需要通过各种工艺进行结合连接，比如焊接。

目前常用的焊接方式有传统振动摩擦焊接(Vibration welding)。近年对零件级别的清洁度要求越来越高，由于振动摩擦焊接方式不可避免的会产生溢料以及包含玻纤等细小杂质，因此结构复杂成本高昂的超声波焊接(Ultrasonic welding)、热气焊接(Hotgas)等复杂工艺不得不在生产中被应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法及装置，以解决上述至少一个技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，其特征在于，包括如下步骤；

步骤一，将电热丝布置在两个待焊接塑料件的待连接处；

步骤二，将两个待焊接塑料件通过一焊接装置的焊接夹具夹紧固定，并保持两个待焊接塑料件接触连接，且相对位置不变；

步骤三，通过焊接装置给电热丝供电，焊接夹具向两个待焊接塑料件施压，增加焊接夹具对两个待焊接塑料件的夹紧力；

步骤四，两个待焊接塑料件的待连接处的塑料熔融，两个待焊接塑料件相连制成成品，所述成品内埋设有所述电热丝。

本发明解决了传统焊接方式清洁度差和复杂焊接方式成本高的缺陷，采用本发明的焊接方法高效、清洁度高、成本低。

步骤一之前，还包括焊前准备工序；两个待焊接塑料件中的任意一个塑料件上设有用于放置电热丝的槽体，所述槽体位于两个待焊接塑料件的待连接处；

步骤一中，将电热丝布置在所述槽体内。

通过设有槽体，便于电热丝的固定与放置。

两个待焊接塑料件中设有所述槽体的塑料件为第一塑料件，另一个塑料件为第二塑料件，第一塑料件与第二塑料件通过焊接夹具固定时，第一塑料件位于第二塑料件的下方；

所述第二塑料件上设有一焊接筋；

步骤二中，所述第一塑料件与所述第二塑料件预定位连接后，放入所述焊接夹具；

当所述第一塑料件与所述第二塑料件预定位连接时，所述第二塑料件上的焊接筋位于所述槽体的上方。

便于实现第一塑料件的槽体处于第二塑料件的焊接筋处熔融后，固化相连。

第一塑料件上设有一溢料槽，所述槽体位于所述溢料槽的底部；

当所述第一塑料件与所述第二塑料件预定位连接时，所述第二塑料件上的焊接筋位于所述第一塑料件的溢料槽内。

本发明通过设有一溢料槽，防止电热丝加热将塑料件熔化后，熔融态的塑料件向外溢出，防止溢料，保证成品的整体美观性。

步骤一之前，焊前准备工序还包括参数设定，首先设定电热丝的电阻；设定方式根据R＝C*(U^2*t)/[m*Cp*(T-T0)]；

其中，C为修正系数，设定值在1到2之间；U为电压；t为焊接时间，控制在30秒内；m为焊接部位重量；Cp为定压比热容；T为焊接件初始温度，室温；T0为焊接件熔点；

当设定获得电热丝的电阻后，根据R＝ρl/s获得适宜的电热丝的长度与截面面积；

其中，ρ为电热丝选取材质的密度，l为电热丝的长度，s为电热丝的截面面积；

所述槽体根据获得的电热丝的长度与截面面积进行开设。

采用本发明更便于针对不同材质、不同大小的塑料件均能实现焊接。

所述焊接装置设有一用于电性连接电热丝的连接件，所述连接件的电能输入端连接一工业供电系统。

便于直接采用工业供电系统进行焊接装置电能的供给。

也可以是，所述焊接装置包括一调压电路，所述调压电路包括一电能输入端、一电能输出端，所述调压电路的电能输入端与工业供电系统相连，所述调压电路的电能输出端设有用于连接所述电热丝的连接件。

本发明通过调压电路便于将工业供电系统的电压转化为电热丝工作所需的电压。

步骤一之前，焊接夹具根据设定的焊接深度向两个待焊接塑料件施压；

所述焊接夹具包括机架，所述机架上设有一上夹具、一下夹具，所述上夹具与所述下夹具之间设有用于容置两个待焊接塑料件的空间；

所述上夹具通过一伸缩机构连接机架，所述伸缩机构带动所述上夹具进行上下方向的运动，所述下夹具固定在所述机架上；

所述机架上还设有一用于检测上夹具上下运动情况的位移传感器，所述位移传感器连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一用于选择设定参数的显示屏，所述设定参数包括焊接深度；

所述微型处理器系统控制连接所述伸缩机构。

本发明通过位移传感器，便于监测上夹具的运动情况，实现焊接深度的精确控制。

所述伸缩机构是一电动伸缩机构，所述电动伸缩机构包括一电动机，所述电动机连接所述微型处理器系统。实现微型处理器系统控制连接电动机。

所述伸缩机构是一气动伸缩机构，所述气动伸缩机构包括一气泵，所述微型处理器系统控制连接所述气泵。实现微型处理器系统对气泵的控制，进而控制伸缩机构的伸缩情况。

所述位移传感器包括至少三个纵向排布的红外发光元件、一红外接收元件、一信号处理模块，所述红外发光元件与所述红外接收元件均与所述信号处理模块相连，所述信号处理模块连接所述微型处理器系统；

所述红外发光元件呈固定在所述机架上，所述红外接收元件固定在所述上夹具上，所述红外发光元件的发光方向与所述红外接收元件的感光方向相对；

所述位移传感器的所有红外发光元件的发光频率均不同。

便于红外接收元件通过感应接收到的红外发光元件的发光频率并将信号发送给信号处理模块，信号处理模块分析获知上夹具的运动情况。

所述第一塑料件上设有一用于电热丝伸出的通孔，所述通孔与所述槽体导通。

便于外界电源向电热丝通电。

所述第二塑料件上靠近所述通孔处的焊接筋的长度小于所述第二塑料件上远离所述通孔处的焊接筋的长度，且两者的长度差值不小于2mm，且不大于步骤三中施压造成的位移变化量。

步骤三中施压造成的位移变化量即为焊接深度。

所述焊接装置包括一制冷系统，所述制冷系统包括一吹风机构；

步骤四中，两个待焊接塑料件的待连接处的塑料熔融后，吹风机构向两个待焊接塑料件的连接处吹风，完成固化处理制成所述成品。

便于实现风冷固化的效果，加快成品的制得。

一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接装置，包括一机架，所述机架上设有一用于固定两个待焊接塑料件的焊接夹具，其特征在于，所述机架上还设有一用于电性连接电热丝的连接件，所述连接件的电能输入端连接一工业供电系统；

所述电热丝为用于安装在两个待焊接塑料件的待连接处的电热丝。

本发明通过优化传统的焊接装置，将电热丝安装在两个待焊接塑料件的连接处，通过工业供电系统向电热丝供电，实现电热丝所处的塑料件熔融后，两个塑料件连接在一起。相较传统的塑料件用焊接装置，无杂质，成本低。

所述焊接夹具包括机架，所述机架上设有一上夹具、一下夹具，所述上夹具与所述下夹具之间设有用于容置两个待焊接塑料件的空间；

所述上夹具通过一伸缩机构连接机架，所述伸缩机构带动所述上夹具进行上下方向的运动，所述下夹具固定在所述机架上；

所述机架上还设有一用于检测上夹具上下运动情况的位移传感器，所述位移传感器连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一用于选择设定参数的显示屏，所述设定参数包括焊接深度；

所述微型处理器系统控制连接所述伸缩机构。

本发明通过位移传感器，便于监测上夹具的运动情况，实现焊接深度的精确控制。

一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法制成的焊接成品，包括第一塑料件与第二塑料件，其特征在于，第一塑料件与所述第二塑料件的连接处埋设有电热丝。

附图说明

图1为本发明采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法的流程图；

图2为本发明用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法的两个待焊接塑料件的待连接处的部分结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参见图1、图2，一种采用电热丝1加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，包括如下步骤；步骤一，将电热丝1布置在两个待焊接塑料件的待连接处；步骤二，将两个待焊接塑料件通过一焊接装置的焊接夹具夹紧固定，并保持两个待焊接塑料件接触连接，且相对位置不变；步骤三，通过一焊接装置给电热丝1供电，焊接夹具向两个待焊接塑料件施压，增加焊接夹具对两个待焊接塑料件的夹紧力；焊接夹具的施压方向垂直于两个待焊接塑料件的连接面；步骤四，两个待焊接塑料件的待连接处的塑料熔融，两个待焊接塑料件相连制成成品，成品内埋设有电热丝1。本发明解决了传统焊接方式清洁度差和复杂焊接方式成本高的缺陷，采用本发明的焊接方法高效、清洁度高、成本低。

步骤一之前，还包括焊前准备工序；两个待焊接塑料件中的任意一个塑料件上设有用于放置电热丝1的槽体，槽体位于两个待焊接塑料件的待连接处；步骤一中，将电热丝1布置在槽体内。通过设有槽体，便于电热丝1的固定与放置。

两个待焊接塑料件中设有槽体的塑料件为第一塑料件，另一个塑料件为第二塑料件，第一塑料件与第二塑料件通过焊接夹具固定时，第一塑料件位于第二塑料件的下方；第二塑料件上设有一焊接筋11；步骤二中，第一塑料件与第二塑料件预定位连接后，放入焊接夹具；当第一塑料件与第二塑料件预定位连接时，第二塑料件上的焊接筋11位于槽体的上方。便于实现第一塑料件的槽体处于第二塑料件的焊接筋11处熔融后，固化相连。焊接筋的横截面与槽体的横截面相匹配。便于实现第二塑料件的焊接筋处于第一塑料件的槽体处相连。

第一塑料件上设有一溢料槽12，槽体位于溢料槽12的底部；当第一塑料件与第二塑料件预定位连接时，第二塑料件上的焊接筋11位于第一塑料件的溢料槽12内。本发明通过设有一溢料槽12，防止电热丝1加热将塑料件熔化后，熔融态的塑料件向外溢出，防止溢料，保证成品的整体美观性。

第一塑料件上设有一用于电热丝伸出的通孔，通孔与槽体导通。便于外界电源向电热丝通电。

第二塑料件上靠近通孔处的焊接筋的长度小于第二塑料件上远离通孔处的焊接筋的长度，且两者的长度差值不小于2mm，且不大于步骤三中施压造成的位移变化量。

步骤一之前，焊前准备工序还包括参数设定，首先设定电热丝的电阻；设定方式根据R＝C*(U^2*t)/[m*Cp*(T-T0)]；其中，C为修正系数，设定值在1到2之间；U为电压；t为焊接时间，控制在30秒内；m为焊接部位重量；Cp为定压比热容；T为焊接件初始温度，室温；T0为焊接件熔点；当设定获得电热丝的电阻后，根据R＝ρl/s获得适宜的电热丝的长度与截面面积；其中，ρ为电热丝选取材质的密度，l为电热丝的长度，s为电热丝的截面面积；步骤一中，槽体根据获得的电热丝的长度与截面面积进行开设。采用本发明更便于针对不同材质、不同大小的塑料件均能实现焊接。

焊接装置设有一用于电性连接电热丝的连接件，连接件的电能输入端连接一工业供电系统。便于直接采用工业供电系统进行焊接装置电能的供给。

也可以是，焊接装置包括一调压电路，调压电路包括一电能输入端、一电能输出端，调压电路的电能输入端与工业供电系统相连，调压电路的电能输出端设有用于连接电热丝的连接件。本发明通过调压电路便于将工业供电系统的电压转化为电热丝工作所需的电压。

步骤三中，焊接夹具根据设定的焊接深度向两个待焊接塑料件施压；焊接夹具包括机架，机架上设有一上夹具、一下夹具，上夹具与下夹具之间设有用于容置两个待焊接塑料件的空间；上夹具通过一伸缩机构连接机架，伸缩机构带动上夹具进行上下方向的运动，下夹具固定在机架上；机架上还设有一用于检测上夹具上下运动情况的位移传感器，位移传感器连接一微型处理器系统，微型处理器系统连接一用于选择设定参数的显示屏，设定参数包括焊接深度；微型处理器系统控制连接伸缩机构。本发明通过位移传感器，便于监测上夹具的运动情况，实现焊接深度的精确控制。

伸缩机构是一电动伸缩机构，电动伸缩机构包括一电动机，电动机连接微型处理器系统。实现微型处理器系统控制连接电动机。

伸缩机构是一气动伸缩机构，气动伸缩机构包括一气泵，微型处理器系统控制连接气泵。实现微型处理器系统对气泵的控制，进而控制伸缩机构的伸缩情况。

位移传感器包括至少三个纵向排布的红外发光元件、一红外接收元件、一信号处理模块，红外发光元件与红外接收元件均与信号处理模块相连；红外发光元件呈固定在机架上，红外接收元件固定在上夹具上，红外发光元件的发光方向与红外接收元件的感光方向相对；位移传感器的所有红外发光元件的发光频率均不同，便于红外接收元件通过感应接收到的红外发光元件的发光频率并将信号发送给信号处理模块，信号处理模块分析获知上夹具的运动情况。

焊接装置包括一制冷系统，制冷系统包括一吹风机构；步骤四中，两个待焊接塑料件的待连接处的塑料熔融后，吹风机构向两个待焊接塑料件的连接处吹风，完成固化处理制成成品。便于实现风冷固化的效果，加快成品的制得。

一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接装置，包括一机架，机架上设有一用于固定两个待焊接塑料件的焊接夹具，机架上还设有一用于电性连接电热丝的连接件，连接件的电能输入端连接一工业供电系统；电热丝为用于安装在两个待焊接塑料件的待连接处的电热丝。本发明通过优化传统的焊接装置，将电热丝安装在两个待焊接塑料件的连接处，通过工业供电系统向电热丝供电，实现电热丝所处的塑料件熔融后，两个塑料件连接在一起。相较传统的塑料件用焊接装置，无杂质，成本低。

焊接夹具包括机架，机架上设有一上夹具、一下夹具，上夹具与下夹具之间设有用于容置两个待焊接塑料件的空间；上夹具通过一伸缩机构连接机架，伸缩机构带动上夹具进行上下方向的运动，下夹具固定在机架上；机架上还设有一用于检测上夹具上下运动情况的位移传感器，位移传感器连接一微型处理器系统，微型处理器系统连接一用于选择设定参数的显示屏，设定参数包括焊接深度；微型处理器系统控制连接伸缩机构。本发明通过位移传感器，便于监测上夹具的运动情况，实现焊接深度的精确控制。

电热丝内设有一用于输送制热气体的气流通道，气流通道的一端与一用于输送热气的气泵导通，气流通道的另一端与一吸气机构导通，气泵与吸气机构均固定在焊接装置的机架上。便于在焊接过程中，向电热丝内输送制热气体，加快焊接进度。本发明通过优化了电热丝的结构，减少了电热丝成本的同时，提高了焊接效果，制热更快速。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，其特征在于，包括如下步骤；

步骤一，将电热丝布置在两个待焊接塑料件的待连接处；

步骤二，将两个待焊接塑料件通过一焊接装置的焊接夹具夹紧固定，并保持两个待焊接塑料件接触连接，且相对位置不变；

步骤三，通过焊接装置给电热丝供电，焊接夹具向两个待焊接塑料件施压，增加焊接夹具对两个待焊接塑料件的夹紧力；

步骤四，两个待焊接塑料件的待连接处的塑料熔融，两个待焊接塑料件相连制成成品，所述成品内埋设有所述电热丝。

2.根据权利要求1所述的一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，其特征在于，步骤一之前，还包括焊前准备工序；两个待焊接塑料件中的任意一个塑料件上设有用于放置电热丝的槽体，所述槽体位于两个待焊接塑料件的待连接处；

步骤一中，将电热丝布置在所述槽体内。

3.根据权利要求2所述的一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，其特征在于，两个待焊接塑料件中设有所述槽体的塑料件为第一塑料件，另一个塑料件为第二塑料件，第一塑料件与第二塑料件通过焊接夹具固定时，第一塑料件位于第二塑料件的下方；

所述第二塑料件上设有一焊接筋；

步骤二中，所述第一塑料件与所述第二塑料件预定位连接后，放入所述焊接夹具；

当所述第一塑料件与所述第二塑料件预定位连接时，所述第二塑料件上的焊接筋位于所述槽体的上方。

4.根据权利要求3所述的一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，其特征在于，第一塑料件上设有一溢料槽，所述槽体位于所述溢料槽的底部；

当所述第一塑料件与所述第二塑料件预定位连接时，所述第二塑料件上的焊接筋位于所述第一塑料件的溢料槽内。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，其特征在于，步骤一之前，焊前准备工序还包括参数设定，首先设定电热丝的电阻；设定方式根据R＝C*(U^2*t)/[m*Cp*(T-T0)]；

其中，C为修正系数，设定值在1到2之间；U为电压；t为焊接时间，控制在30秒内；m为焊接部位重量；Cp为定压比热容；T为焊接件初始温度，室温；T0为焊接件熔点；

当设定获得电热丝的电阻后，根据R＝ρl/s获得适宜的电热丝的长度与截面面积；

其中，ρ为电热丝选取材质的密度，l为电热丝的长度，s为电热丝的截面面积；

所述槽体根据获得的电热丝的长度与截面面积进行开设。

6.根据权利要求3所述的一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，其特征在于，步骤三中，焊接夹具根据设定的焊接深度向两个待焊接塑料件施压；

所述焊接夹具包括机架，所述机架上设有一上夹具、一下夹具，所述上夹具与所述下夹具之间设有用于容置两个待焊接塑料件的空间；

所述上夹具通过一伸缩机构连接机架，所述伸缩机构带动所述上夹具进行上下方向的运动，所述下夹具固定在所述机架上；

所述机架上还设有一用于检测上夹具上下运动情况的位移传感器，所述位移传感器连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一用于选择设定参数的显示屏，所述设定参数包括焊接深度；

所述微型处理器系统控制连接所述伸缩机构。

7.根据权利要求6所述的一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接方法，其特征在于，所述第一塑料件上设有一用于电热丝伸出的通孔，所述通孔与所述槽体导通；

所述第二塑料件上靠近所述通孔处的焊接筋的长度小于所述第二塑料件上远离所述通孔处的焊接筋的长度，且两者的长度差值不小于2mm，且不大于步骤三中施压造成的位移变化量，步骤三中施压造成的位移变化量即为焊接深度。

8.一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接装置，包括一机架，所述机架上设有一用于固定两个待焊接塑料件的焊接夹具，其特征在于，所述机架上还设有一用于电性连接电热丝的连接件，所述连接件的电能输入端连接一工业供电系统；

所述电热丝为用于安装在两个待焊接塑料件的待连接处的电热丝。

9.根据权利要求8所述的一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接装置，其特征在于，所述焊接夹具包括机架，所述机架上设有一上夹具、一下夹具，所述上夹具与所述下夹具之间设有用于容置两个待焊接塑料件的空间；

所述上夹具通过一伸缩机构连接机架，所述伸缩机构带动所述上夹具进行上下方向的运动，所述下夹具固定在所述机架上；

所述机架上还设有一用于检测上夹具上下运动情况的位移传感器，所述位移传感器连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一用于选择设定参数的显示屏，所述设定参数包括焊接深度；

所述微型处理器系统控制连接所述伸缩机构。

10.根据权利要求9所述的一种采用电热丝加热焊接的发动机塑料件用焊接装置，其特征在于，所述位移传感器包括至少三个纵向排布的红外发光元件、一红外接收元件、一信号处理模块，所述红外发光元件与所述红外接收元件均与所述信号处理模块相连，所述信号处理模块连接所述微型处理器系统；

所述红外发光元件呈固定在所述机架上，所述红外接收元件固定在所述上夹具上，所述红外发光元件的发光方向与所述红外接收元件的感光方向相对；

所述位移传感器的所有红外发光元件的发光频率均不同。