塑料和金屬如何連接，超聲波和熱熔各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

塑料和金屬的鏈接：

首先需要明確的是，超聲波是不能夠直接把塑料和金屬熔接起來(lái)的。塑料如果要和金屬鏈接，一般采用超聲波埋置或熱熔的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。  

　　以確保塑性流動(dòng)到插入的特征是很重要的，因?yàn)檫@決定了緊固件的轉(zhuǎn)矩和拉出去性能。左橫截面展示了塑料是如何符合插入滾花。左右側(cè)的橫截面，該塑料沒(méi)有充分流入限位特征。

　　熱熔比超聲波安裝安靜，而且也更經(jīng)濟(jì)。熱工設(shè)備少大約50%昂貴。但是熱熔設(shè)備也有缺點(diǎn)，耗電，效率慢；

　　當(dāng)螺釘或螺栓直接擰入塑料部件，故障可能由于剝離線程或塑料蠕變發(fā)生。（當(dāng)塑料暴露于靜態(tài)機(jī)械應(yīng)力或高溫下，它可以移動(dòng)或變形。）螺紋嵌件的情況下提供維修的線程時(shí)所需的接合強(qiáng)度，并組裝和拆卸而不降低組件的能力。

　　埋置螺紋插入物的兩種最常見(jiàn)的方法是熱和超聲波。但是，他們不是唯一的方法。它們也可以被壓入，模制，甚至通過(guò)自攻螺紋螺合英寸然而，在模制之后安裝螺絲減少通過(guò)縮短模塑時(shí)間成本。模內(nèi)安裝后也降低了廢品率和模具損壞脫落，從插入產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。

　　熱熔合超聲波連接只能與熱塑性部件。熱塑性塑料是在常溫下是固體，并且可以重熔多次。熱固性在其轉(zhuǎn)化成固體的一次性反應(yīng)從液體，并且不能再熔化。

　　用熱壓和超聲波安裝方法中，插入是通過(guò)重熔塑料嵌入到模制或鉆出的孔。內(nèi)孔保持由熔融塑料符合插入件的外部特征提供。塑料足夠量必須移動(dòng)，從而在插入時(shí)達(dá)到最高性能的塑料固化完全填補(bǔ)這些外部特征。

　　確定到插入的滾花，倒鉤和底切足夠的塑性流動(dòng)的準(zhǔn)確方式是采取將安裝插入件的橫截面，看是否其特征在塑料鏡像。以確保塑性流動(dòng)到插入的特征是很重要的，因?yàn)檫@決定了緊固件的轉(zhuǎn)矩和拉出性能。

　　雖然他們都依賴于塑料局部熔化，可能會(huì)導(dǎo)致不同的性能熱和超聲波安裝方法。這兩種安裝方法各有利弊，應(yīng)在設(shè)備安裝投資前考慮。

　　超聲波埋置

　　超聲波插入機(jī)的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)。向下的力通常由氣壓缸提供的，而超聲波喇叭傳遞機(jī)械能的金屬 - 塑料界面。從各種金屬，包括鈦合金，不銹鋼和鋁合金制成，超聲波喇叭直接與金屬插入。作為喇叭振動(dòng)，機(jī)械能轉(zhuǎn)移到周圍的插入件的塑料，產(chǎn)生摩擦熱來(lái)熔化塑料。

　　超聲波安裝有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，它的快速。超聲波安裝一般是對(duì)于插入小于0.25英寸外徑快。（這個(gè)過(guò)程需要較長(zhǎng)的刀片尺寸的增加）。二，插入機(jī)器往往可以改變用途作為超聲波焊接機(jī)，直接連接兩個(gè)塑料零件。第三，它是靈活的。喇叭的尺寸和形狀可容易地改變，以適應(yīng)不同的插入尺寸。

　　超聲波安裝也有幾個(gè)缺點(diǎn)。一個(gè)是塑料的熔化不充分，有可能發(fā)生以下幾個(gè)原因。

　　對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，零件的裝夾窮人往往會(huì)導(dǎo)致冷榨插入。這是因?yàn)樽枘岬?，或機(jī)械能的從喇叭消散。阻尼安裝不良的結(jié)果，因?yàn)槌暤臋C(jī)械能不插入周圍的本地化。

　　當(dāng)螺絲過(guò)快的進(jìn)入，塑料沒(méi)有時(shí)間完全融化。這是用超聲波插入一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題。其結(jié)果是高的應(yīng)力和塑料，這可能導(dǎo)致部件故障內(nèi)滯留性差，或者在初始安裝的配合螺釘或者更糟的，在該領(lǐng)域中。

　　經(jīng)由焊頭施加的振動(dòng)力是難以控制，有時(shí)部分被壓入孔發(fā)生熔化之前。損壞插入或塑料可以是嚴(yán)重的。而復(fù)雜的控制系統(tǒng)可以幫助解決這個(gè)問(wèn)題，就可以增加近一倍插入機(jī)器的成本。

　　最后，插入物或孔的微小尺寸的變化可以是足以導(dǎo)致不足熔融即使當(dāng)插入速度變慢。

　　超聲波安裝的另一個(gè)缺點(diǎn)是金屬微粒的可能性。當(dāng)超聲波喇叭的振動(dòng)對(duì)插入件和芯片關(guān)閉插入材料微小金屬薄片可能出現(xiàn)。

　　噪音是另一個(gè)問(wèn)題。喇叭和插入件之間的金屬對(duì)金屬的接觸可以創(chuàng)建一個(gè)高聲噪音。插入越大，噪音越響。

　　用超聲波，也可以是難以同時(shí)安裝多個(gè)刀片。這是非常昂貴的，如果不是不可能的，同時(shí)安裝多個(gè)刀片。

　　插入在錯(cuò)誤的頻率或向下的力會(huì)損壞插入。在一些情況下，超聲波喇叭形輻射可能損壞螺紋以至于不能安裝配合螺釘。

　　格外小心，必須使用無(wú)鉛插入時(shí)，以確保適當(dāng)?shù)慕佑|是在插入件和喇叭之間進(jìn)行服用。否則，該內(nèi)螺紋的損壞是可能發(fā)生。

　　最后，超聲波喇叭是昂貴的。牛角容易受到磨損，并取代昂貴。喇叭經(jīng)常費(fèi)用超過(guò)$ 1,000。

　　熱安裝

　　熱安裝是通過(guò)插入到塑料，或通過(guò)預(yù)熱插入，然后將它們壓在從尖端傳遞熱來(lái)完成的。在這兩種情況下，一個(gè)受控力施加到插入件，以確保塑料之前充分熔融插入件被安裝。

　　自熱安裝需要加熱整個(gè)插入件，而不只是在金屬 - 塑料界面，插入材料應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性。黃銅和鋁是普遍的選擇。這使得插入物有效地將熱傳遞到塑料。它也使在插入到安裝后迅速冷卻。

　　一旦塑料達(dá)到其熔化溫度，它填充插入件的保持功能，然后固化，在零件誘導(dǎo)最小的應(yīng)力。

　　超聲波插入通常安裝尚未預(yù)熱單個(gè)插入時(shí)具有更短的周期時(shí)間比熱插入。然而，熱工設(shè)備的預(yù)熱超聲波設(shè)備相比刀片將有可比的安裝時(shí)間。此外，同時(shí)安裝多個(gè)插入時(shí)，熱插入將提供更快的吞吐量。

　　熱安裝具有若干優(yōu)點(diǎn)。

　　首先，它是可靠的和一致。溫度，力和深度設(shè)定是可調(diào)的。較低的安裝力使緊固件被插入到將由超聲波設(shè)備被破壞薄壁部件。

　　安裝熱比超聲波安裝安靜，而且也更經(jīng)濟(jì)。熱設(shè)備為約50％比同類的超聲波設(shè)備更便宜，因?yàn)樗鼈兪禽^不復(fù)雜的，不要求許多部件。熱安裝設(shè)備包括一個(gè)加熱的尖端和一氣壓缸。插入力大于50磅低一般較少。超聲波安裝需要一個(gè)電子電源，電子定時(shí)器，傳感器和超聲波喇叭。

　　長(zhǎng)的提示可以被設(shè)計(jì)成使得緊固件可以被插入到一個(gè)部分內(nèi)深處。這些區(qū)域?qū)⑹遣豢稍L問(wèn)的超聲波喇叭。

　　熱安裝的通用性。需要在多個(gè)平面多個(gè)插入應(yīng)用可以容納與壓板式熱安裝的機(jī)器。原型或小批量應(yīng)用程序可以容納與手動(dòng)設(shè)備。廣泛的刀片尺寸可以在同一臺(tái)機(jī)器上通過(guò)切換出可互換的熱提示進(jìn)行處理。任何插入可安裝雙頭或無(wú)鉛。

　　熱插入模塊可配備振動(dòng)碗進(jìn)料器，因此操作員不需要在安裝過(guò)程中，以物理接觸插入件。插入件被簡(jiǎn)單地裝到進(jìn)給并前進(jìn)通過(guò)管給把守加熱室。然后，操作員將塑料部件裝入夾具，并激活機(jī)器安裝插入件。這是非常小的刀片，這是很難以單個(gè)和定向重要。

　　熱安裝的機(jī)器很少需要維護(hù)。維護(hù)和備件成本很低。更換提示耗資約$ 55。

　　最后，熱安裝產(chǎn)生高品質(zhì)的接頭由于刀片的“通過(guò)加熱”。這使得熔融塑料完全流入所有保留功能。該被超聲波安裝刀片的性能往往較低，因?yàn)樗芰鲜遣荒軌蛲耆魅氡３痔卣?。這是因?yàn)橹辉诓迦爰椭鳈C(jī)之間的干擾點(diǎn)處產(chǎn)生的最小加熱。

　　一個(gè)刀片的性能不亞于75％是它被安裝有多好一個(gè)直接結(jié)果。其結(jié)果是，所有影響安裝的因素必須仔細(xì)控制，以最大限度地提高性能。隨著刀片類型，塑料種類和性能要求的那么多不同的組合，工程師明智與插入安裝專家進(jìn)行咨詢。插入和安裝方法的正確選擇可以為組件的預(yù)期壽命在現(xiàn)場(chǎng)的部分失敗和部分的完整性之間的區(qū)別。