塑料熱鉚工藝設計

1 鉚接原理和應用

熱鉚/鉚接是一種連接兩個甚至多個零件的連接工藝，其中1件要求是熱塑性材料，其余件可以是金屬或者非金屬件。通過超聲波、熱氣、熱模或者紅外，加熱軟化塑料鉚柱（達到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg以上），再通過治具鉚頭對鉚柱施加壓力并成型，從而壓緊連接件。

熱鉚工藝經(jīng)濟性好，適合大批量生產(chǎn)，廣泛應用在汽車零部件、通訊元器件、醫(yī)療和消費電器領域。鉚接常見的材料，如PC、PA加玻纖、PP、PS和ABS。

圖1手機塑料外殼與金屬電池夾的連接

圖2PCB板與支架的連接

圖3PCB板與外殼的連接

不含玻纖的塑料非常適合采用鉚接工藝，容易獲得良好的外觀和強度，工藝調(diào)整窗口較寬。

對于含有玻纖的塑料，需要精細設定參數(shù)以達到適合的溫度范圍。如果是熱鉚，要求溫度控制在±10°的范圍內(nèi)。如果溫度過高，玻璃纖維從塑料中析出，導致粘料和粗糙的表面。如果溫度較低，導致裂紋和冷成型。

2 常見的鉚頭設計

鉚柱直徑越小，越容易充分加熱，焊接時間也較短。而鉚柱直徑越大，容易導致表面過熱而里面還是冷的，從而引起外觀不良、裂紋或者強度不足問題。因此，對不同直徑的鉚柱，我們采用不同的設計。

圓頭鉚接，用于直徑較小的鉚柱

雙圓頭鉚接，適合直徑中等大小的鉚柱

管狀/空心鉚柱，適合外徑較大的鉚柱

管狀/空心鉚柱，適合外徑較大的鉚柱

埋頭/沉頭鉚接

翻邊鉚接

3 鉚點設計參考

3.1圓頭鉚接A-大輪廓

·        適合直徑小于6mm的鉚柱

·        可應用在含有33%玻纖的塑料鉚接

·        同樣適合于容易降解材料的鉚接

·        圓頭鉚接有大小兩種輪廓，該設計屬于大輪廓，強度大但是焊接時間較長（相比小輪廓）

3.2 圓頭鉚接B-小輪廓

·        適合直徑小于6mm的鉚柱

·        可應用在含有33%玻纖的塑料鉚接

·        同樣適合于容易降解材料的鉚接

·        圓頭鉚接有大小兩種輪廓，該設計屬于小輪廓，焊接時間短

3.3 雙圓頭鉚接A-大輪廓

·        適用于直徑大于2mm的鉚柱

·        非常適合低密度不耐磨的材料鉚接

·        熔化凝固的材料集中在焊縫正上方

·        鉚柱和模具鉚頭的對中精度尤其重要

·        治具設計時，要考慮X-Y方向的微調(diào)機構(gòu)，以獲得完美的鉚點形狀

·        鉚點形狀類似于鉚釘，外觀漂亮

3.4 雙圓頭鉚接B-小輪廓

·        適用于直徑大于2mm的鉚柱

·        非常適合低密度不耐磨的材料鉚接

·        熔化凝固的材料集中在焊縫正上方

·        鉚柱和模具鉚頭的對中精度尤其重要

·        治具設計時，要考慮X-Y方向的微調(diào)機構(gòu)，以獲得完美的鉚點形狀

·        鉚點形狀類似于鉚釘，外觀漂亮

3.5 管狀/空心鉚點

·        適用于直徑大于4mm的鉚柱

·        不需要熔化大量的塑料，也能獲得高強度的鉚點

·        可避免鉚點背面縮痕

·        因為中空，所以可以用自攻螺絲修復連接

3.6 滾花鉚接

·        使用滾花鉚點的一個主要原因是美觀，而不重點關注強度

·        滾花的形式根據(jù)需求設計

3.7 平頭/埋頭鉚接

·        用于要求平面無凸起的表面

·        需要連接件有足夠的厚度以形成強壯的連接

·        鉚柱的體積非常重要，以保證每次焊接完成是一致的平面