【工艺】汽车塑料件连接工艺--热熔铆接

本书分为3篇，全面系统地介绍了汽车制造材料、汽车运行材料和金属加工基础知识。汽车制造材料篇包括金属材料的性能、金属的晶体结构与结晶、钢的热处理、汽车用钢铁材料、汽车用非铁金属、汽车用非金属材料;汽车运行材料篇包括汽车燃料、汽车润滑材料、汽车工作液、汽车轮胎;金属加工基础知识篇包括铸造、锻压、焊接、金属切削加工。本书图文并茂，注重与汽车技术发展紧密联系，可供高职高专院校、成人教育学校、技师学校、汽车培训学校的汽车类专业师生使用，也可作为汽车行业的专业技术人员、汽车维修工作人员的参考用书。

在车身是设计中，我们经常接触到铆接，然而塑料件也有铆接工艺，这种工艺你了解吗?

下面，我们一起来了解这种工艺，

塑料热熔铆接技术，用来连接由不同材料制造的制件，使热固性塑料与热熔性塑料制件间实现相互连接，或使塑料制件与金属连接；是利用模塑件上预留的局部凸起(热熔柱），在需要装配的零件上有对应的孔，热熔柱穿过孔，通过加热使热熔柱再成型，从而使另一个零件紧固的一种工艺。

01 根据加热方法分为：热风热熔和脉冲热熔。

 

热风热熔：通过热风机将塑料上预热的热熔柱等加热软化，通过冷焊头将塑料施加压力再成型，冷却的过程，从而形成永久性固定。

 

脉冲热熔：是利用变压器产生一个低电压的大电流，通过焊头令其迅速发热，焊头将塑料加热软化，施加压力再成型，然后通过冷气将塑料冷却，从而形成永久性固定。

 

小结：因过程中力不是很大，对下侧无变形影响，单侧空间即可满足，因塑料材料特性其变形热熔能力相对钣金十分灵活。综上与钣金件的铆接差异还是很大的。

02 按结构形式，分为：实心热熔柱、陈孔热熔、肋条形热熔柱热熔、空心热熔柱和折边热熔等。

 

实心热熔柱热熔：是最常见的一种结构形式，可以实现自动对齐并定位功能，装配简单，过程高效，一般熔柱尺寸不大于塑料壁厚的三分之二，最大不超过3mm，尺寸过大容易造成塑料件表面缩水同时过厚不宜加热软化。

而实心热熔柱又可分为半圆形铆头热熔和双半圆形铆头热熔。

 

半圆形铆头特点：

Ø 适用于热熔直径小于1.6mm时

Ø 较小的热熔柱易加热软化，周期短

Ø 在普通条件下可获得完美的铆头

Ø 对于熔点较高的容易降解的材料建议使用这种方式

 

双半圆顶形铆头，具有以下特点：

Ø 适用于热熔柱直径大于1.6mm时

Ø 可以更快的热熔大量塑料

Ø 类似于抽芯装配，具有较好的外观

  

沉孔热熔

对于外形有平整度要求或其他零件装配时需要平面时，此时可将被紧固零件对应孔设计沉孔，沉孔热熔具有以下特点：

Ø 适用于热熔后装配平面有平整度要求

Ø 要求被紧固零件有充足的厚度进行沉孔设计

Ø 热熔柱体积不可超过沉孔容纳的上限

 

肋条形热熔柱

将实心热熔柱设计成肋条形状，此种结构形式可提高紧固强度，适用于装配空间有限但对紧固强度又要求的场合。

下图为热熔前后对比，

空心热熔柱

为保证热熔质量，因此通过将热熔柱直径不变的情况下减小内部实心部分使其更容易软化。据统计当热熔柱外径大于4mm时，热熔柱不易软化或加热时间变长，此时选择空心热熔柱是更加有利的，空心热熔柱热熔方式与实心热熔柱热熔方式相似，但紧固强度远大于实心热熔柱，而空心热熔柱一般壁厚在0.75-2mm之间。

特点：

Ø 适用于热熔柱直径大于4mm时

Ø 可内外侧同时加热，速度快，成型均匀

Ø 紧固强度高

Ø 外形美观，背面不会有缩水缺陷

Ø 当需要拆卸时，可使用自攻螺钉替换

 

折边热熔

折边热熔是将肋条形热熔柱放置于被紧固件边沿或周围，加热使其折边软化，利用焊头将其翻卷，从而将另一零件紧固，与车身包边有异曲同工之处。

适用于被紧固件零件是长条形、没有空间或强度无法开孔的结构，同时不会破坏紧固零件的完整性。

03 对比塑料件其他紧固方式，热熔铆接具有以下优点：

• 结构简单，利用塑料自身特性可实现装配

• 连接过程不受材料影响

• 局部加热，对产品不会造成损坏

• 效率高，可同时热熔多个点或多个零件

• 过程无振动，无污染，过程环保节能快速

热熔铆接的缺点：

• 零件需要开孔

• 紧固力相对较小

04 热熔设计指南

A、热熔柱的类型、尺寸、数量和位置等的选择并没有规定。一般来说，这取决于紧固强度、边角支撑要求和外观等；

B、在零件的边角、较长处、较弱处等适当增加热熔柱。为了外观的均衡与和谐，也可增加额外的热熔柱，尽管从紧固强度看并不需要；

C、一般来说，空心热熔柱可以提供较大的紧固强度，因此具有较大的设计自由度，是热熔设计的第一选择；

D、当热熔柱的背面是重要外观面时，需要注意热熔柱的壁厚，避免外观面缩水；此时，空心热熔柱是第一选择，并在热熔柱根部使用掏空的设计；

E、避免在斜面上设置热熔柱；如果别无选择，需要进行如下图所示的优化；

F、避免在壁厚较薄处设置热熔柱；如果别无选择，需要保证热熔柱的厚度占该处壁厚的70%；

G、当热熔面与塑胶件底部距离加大时，可以使用支柱式热熔柱。H. 热熔柱的顶端或者被固定零件的热熔孔底端应当设计圆角，以便于装配。热熔柱与壁的连接处应当添加圆角或掏空的设计，以避免应力集中；

I、汽车零部件的热熔因为强度要求，推荐使用直径不小于4mm的空芯热熔柱；

J、热熔柱应当远离热敏元件、以及塑胶件薄弱部位，避免热熔时造成破坏；

K、塑胶件的设计应当为热熔焊头的工作预留足够的空间。

汽车领域应用：

应用在汽车塑料件装配过程，包括内饰件、外饰件和电子部件，如仪表板、座椅、方向盘、发动机、变速箱管理系统、过滤器组件、Led灯、格栅和保险杠等。

05 今天，我们主要通过加热形式及结构形式介绍了塑料件的热熔铆接，通过热熔及上端模具实现其连接，生活中的应用较多，同时塑料件的热熔铆接与钣金的铆接差异是很大的。