CN203879858U - 塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构 - Google Patents

Abstract

塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构，其目的是实现同种塑料板材或熔点相近的异种塑料板材的双层或多层搭接接头快速、简便、可靠地连接；选择将要连接的塑料板材（2），由制定好的工艺规范确定搭接接头的长度以及需要打孔的位置和个数，塑料板材（2）的厚度为t，铆钉（1）的直径D=0.5t~1.5t，在接头上打孔，孔的直径等于铆钉（1）的直径D。

Description

塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构

技术领域

 本实用新型涉及塑料板材的连接技术。 

背景技术

 目前塑料的连接技术主要应用于热塑性塑料。包括：热工具焊、感应焊、电阻焊、热铆接焊。这些技术的共同点是在熔合界面处加入导电介质或加热工具，通过热传递间接加热熔合界面，达到材料的熔化温度，向接头两侧施加压力，使两接触面熔合在一起。现有技术的不足之处在于：1、导电介质或加热工具在塑料达到熔化温度后取出，影响焊接质量；2、当塑料达到熔点后再施加顶锻力，延长了焊接时间；3、热铆接焊焊接前需要在塑件上加工出铆柱、肋翼、立筋，再利用特制的冲压成型金属板和成型铆头压紧。 

发明内容

本实用新型的目的是实现同种塑料板材或熔点相近的异种塑料板材的双层或多层搭接接头快速、简便、可靠地连接。 

本实用新型是塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构，塑料板材2的厚度为t，铆钉1的直径D=0.5t~1.5t ，在接头上打孔，孔的直径等于铆钉1的直径D。 

本实用新型的有益效果：将电阻焊和铆焊的结合，因此兼具二者的优点，同时又避免了单一焊接方法的缺点。本实用新型不需要其他的焊前加工工序以及预制的成型铆头压紧冷却，整个过程一次成型，极大的降低成本，简化连接工序。 

附图说明

图1为本实用新型焊前的结构的俯视图，图2是图1的主视图，图3~图5为焊接过程中结构示意图，图3为为焊接预压阶段，图4为通电流加压阶段，图5为焊接冷却阶段，图中1为铆钉，2为塑料板材，3为焊接熔合区，4为电阻焊机的电极。 

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型是塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构，选择将要连接的塑料板材2，由制定好的工艺规范确定搭接接头的长度以及需要打孔的位置和个数，其特征在于塑料板材2的厚度为t，铆钉1的直径D=0.5t~1.5t ，在接头上打孔，孔的直径等于铆钉1的直径D。 

如图1、图2所述，铆钉1的长度L=3t-4t 。 

如图2所示，将铆钉1插入被连接材料，两侧各露出约0.5-2 mm。 

接头两侧露出的铆钉1的长度小于1mm时，为平接头，大于1mm时为凸接头。 

铆钉1的材质为导电材料。铆钉1的材质是铜，或者是铝，或者是钢，或者是石墨。 

 本实用新型的实施过程为： 

        第一步，打孔。选择将要连接的塑料板材，由制定好的工艺规范确定搭接接头的长度以及需要打孔的位置和个数。根据板材厚度t选择直径D=0.5t-1.5t mm的金属铆钉，在接头上打孔，并去除孔周围毛刺，孔的直径等于铆钉直径D，铆钉和塑料板材以及塑料板材间紧密接触利于热量传递，减少能量损失，使塑料快速达到熔点。

第二步，装配。根据连接塑料的板厚确定金属铆钉长度L=3t-4t mm。将铆钉无间隙插入孔中，接头两侧各露出0.5-2mm，搭接接头两侧铆钉长度小于0.5mm时，易导致铆钉与电极接触不良；接头两端铆钉长度大于2mm时，易导致铆钉发生爆断。铆钉两端打磨水平光滑，使焊接过程中铆钉与电极保持良好的接触面积。 

第三步，设置工艺参数和焊接。设定焊接压力、焊接电流、焊接时间等参数。将装配好的焊接接头放到电阻点焊机上进行焊接，焊接时注意铆钉与电极处于同一轴线上。 

在上述工艺的步骤一中，铆钉必须紧密装配到孔中，热量通过铆钉传递到周围的塑料板材，使塑料加热熔化，熔化的塑料在电极压力作用下流过铆钉，冷却形成塑性熔合区。 

在上述工艺的步骤一、二中，设定的焊接参数由铆钉的材料、直径、以及长度决定。用铝作铆钉，铝的电阻率较小，Φ=2mm时，焊接电流为1500-2000A，电极压力为0.3-0.5MPa，焊接时间为0.4- 8s。当采用钢或铜作铆钉时，由于电阻差异，相同焊接参数条件下发热量不同，因此接头熔合区的大小、抗拉强度的高低与焊接参数密切相关。 

下面结合更为具体的实施例对本实用新型作进一步描述。 

实施例1： 

（1）打孔。焊接塑料板材PPS，厚度2mm，选用直径Φ=2mm铝作铆钉，铆钉长度7mm，由制定好的工艺规范确定搭接接头的长度以及需要打孔的位置和个数。在接头上打孔，并去除孔周围的毛刺，孔的直径等于铆钉直径D，使铆钉和塑料板材以及塑料板材间紧密接触利于热量传递，减少能量损失，塑料快速达到熔点；

（2）装配。将铆钉无间隙插入孔中，接头两侧各露出1.5mm，铆钉两端打磨水平光滑，使焊接过程中铆钉与电极保持良好的接触面积；

（3）设置工艺参数。焊接压力为0.4-0.5MPa，焊接时间为0.4-0.6s，焊接电流为2500A；

（4）焊接。打开冷却水阀，将装配好的焊接试件放到点焊机电极上待焊接，注意铆钉与电极保持同一轴线。踩焊接踏板，电极加压、通电、加热、、冷却，焊接完成。

本实施例为单次焊接，相当于冷铆焊，板材两侧形成明显的铆钉凸台，在岛津万能试验机上对焊接接头进行室温拉伸性能测试，结果显示接头铆钉发生断裂，抗拉强度相当于纯铝母材的强度。 

 实施例2： 

（1）打孔。焊接塑料板材PPS，厚度2mm，选用直径Φ=2mm铜作铆钉，铆钉长度5mm，由制定好的工艺规范确定搭接接头的长度以及需要打孔的位置和个数。在接头上打孔，并去除孔周围的毛刺，孔的直径等于铆钉直径D，使铆钉和塑料板材以及塑料板材间紧密接触利于热量传递，减少能量损失，塑料快速达到熔点；

（2）装配。将铆钉无间隙插入孔中，接头两侧各露出0.5mm，铆钉两端打磨水平光滑，使焊接过程中铆钉与电极保持良好的接触面积；

（3）设置工艺参数。焊接压力0.3-0.4MPa,一周期内焊接时间0.2-0.4s，冷却时间0.4s，持续焊接150个周期，焊接电流2000A；

（4）焊接。打开冷却水阀，将装配好的焊接接头放到台式点焊机进行焊接，焊接时注意铆钉与电极处于同一轴线上。踩焊接踏板，电极加压、通电、加热、冷却，形成平接头。

本实施例为连续焊接，持续150个周期，焊后铆钉与母材平齐，在岛津万能试验机上对焊接接头进行室温拉伸性能测试，结果显示接头熔合区发生撕裂，拉伸载荷高于凸接头。 

实施例3： 

（1）打孔。焊接塑料板材PPS，厚度2mm，选用直径Φ=2mm的不锈钢作铆钉，铆钉长度5mm，由制定好的工艺规范确定搭接接头的长度以及需要打孔的位置和个数。在接头上打孔，并去除孔周围的毛刺，孔的直径等于铆钉直径D，使铆钉和塑料板材以及塑料板材间紧密接触利于热量传递，减少能量损失，塑料快速达到熔点；

（2）装配。将铆钉无间隙插入孔中，接头两侧各露出0.5mm，铆钉两端打磨水平光滑，使焊接过程中铆钉与电极保持良好的接触面积；

（3）设置工艺参数。焊接压力0.5-0.7MPa,焊接时间0.1-0.4s，焊接电流1000A；

（4）焊接。打开冷却水阀，将装配好的焊接试件放到电极上准备焊接，注意铆钉与电极保持同一轴线。踩焊接踏板，电极加压、通电、加热、冷却，形成平接头。

本实施例中的铆钉为不锈钢，不锈钢强度高，电阻率比铜、铝都高，易形成塑性熔合区。在岛津万能试验机上对焊接接头进行室温拉伸性能测试，结果显示塑料熔合区发生撕裂。 

实施例4： 

（1）打孔。焊接塑料板材PPS，厚度2mm，选用直径Φ=4mm的石墨作铆钉，铆钉长度5mm，由制定好的工艺规范确定搭接接头的长度以及需要打孔的位置和个数。在接头上打孔，并去除孔周围的毛刺，孔的直径等于铆钉直径D，使铆钉和塑料板材以及塑料板材间紧密接触利于热量传递，减少能量损失，塑料快速达到熔点；

（2）装配。将铆钉无间隙插入孔中，接头两侧各露出0.5mm，铆钉两端打磨水平光滑，使焊接过程中铆钉与电极保持良好的接触面积；

（3）设置工艺参数。焊接压力0.2-0.3MPa,一周期内焊接时间0.4-0.8s，冷却时间0.4s，持续焊接200个周期，焊接电流1500A；

（4）焊接。打开冷却水阀，将装配好的焊接试件放到电阻点焊机电极上准备焊接，注意铆钉与电极保持同一轴线。踩焊接踏板，电极加压、通电、加热、冷却，形成平接头。

本实施例中的铆钉为石墨，电阻率比铜、铝、不锈钢都高，易形成塑性熔合区，且石墨质脆，塑性差，在压力0.2-0.3MPa条件下形成凸接头。 

Claims (5)

1.塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构，其特征在于塑料板材（2）的厚度为t，铆钉（1）的直径D=0.5t~1.5t ，在接头上打孔，孔的直径等于铆钉（1）的直径D。

2.根据权利要求1所述的塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构，其特征在于铆钉（1）的长度L=3t-4t 。

3.根据权利要求1所述的塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构，其特征在于将铆钉（1）插入被连接材料，两侧各露出约0.5-2 mm。

4.根据权利要求1所述的塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构，其特征在于接头两侧露出的铆钉（1）的长度小于1mm时，为平接头，大于1mm时为凸接头。

5.根据权利要求1所述的塑料板材的铆钉加热电阻点焊的结构，其特征在于铆钉（1）的材质为导电材料。