一种超声波焊接结构及焊接方法与流程

本申请属于汽车内饰门板生产，更具体而言，涉及一种超声波焊接结构及焊接方法。

背景技术：

1、汽车内饰门板多采用塑料注塑成型，为实现内外饰板、功能配件的装配固定，行业普遍采用boss焊接柱配合焊接工艺完成一体化连接。传统装配方式中，螺丝紧固工艺需预留安装孔、配套紧固件，不仅增加零部件重量与装配工序，提升生产成本，还易出现螺丝松动、孔位开裂、装配间隙不均等问题，长期使用会产生异响，严重影响内饰使用质感；胶水粘接工艺存在固化周期长、生产效率低的缺陷，且胶体易释放voc有害物质，不符合汽车绿色生产标准，同时高温、潮湿工况下易出现脱胶、开胶故障，连接可靠性较差；常规热板焊接工艺热影响区域大，极易导致门板塑料件变形、表面烫伤，影响内饰外观平整度，且能耗高、良品率低。

2、超声波焊接凭借高频振动瞬时熔融、局部加热、无耗材、无污染、成型速度快的优势，逐步替代传统工艺成为汽车塑料内饰件的主流连接方式，其通过换能器将高频电信号转化为机械振动，超声波焊头压向boss柱，即焊接柱的顶端并激发高频振动，boss柱底端与焊接底座接触面因摩擦生热迅速熔化，熔体在压力下融合固化，将两个塑料件牢固连接。

3、目前，车间中绝大多数的超声波焊接工艺都是将10mm的焊接高度全部设计在boss柱上，以保证焊头压下行程、溶胶量及两塑料件之间的公差补偿。但boss柱越高，超声波需要熔化的材料越多、摩擦行程越长，焊接时间与能耗随之显著增加，而且过长的boss柱在焊接时易歪斜。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种超声波焊接结构及焊接方法。

2、根据本申请的第一方面，提供了一种超声波焊接结构，旨在减小焊接柱的长度，在另一个塑料件上增加了凸台结构，保持总焊接高度不变。

3、根据本申请的第二方面，提供了一种超声波焊接方法，采用了本焊接结构，在保证焊接强度的前提下，能够缩短超声波焊接头行程，缩短焊接时间，提高工作效率。

4、一种超声波焊接结构，包括设置在第一塑料件上的焊接柱和设置在第二塑料件上的通孔，通孔用于供焊接柱穿过，第二塑料件上具有凸台，通孔位于凸台中并贯穿凸台，焊接柱的高度和凸台的高度的比值为0.8~1：1，凸台和焊接柱的高度总和为10mm，焊接柱的壁厚为0.9~1.1mm，凸台的壁厚为0.9~1.1mm。

5、具体地，焊接柱的高度和凸台的高度的比值可以为0.8：1、0.9：1、1：1，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。针对数值有无限小数的情况下，保留两位小数，以满五进一的方式取值，焊接柱的高度和凸台的高度的比值为0.8：1时，凸台的高度为4.44mm，焊接柱的高度为5.56mm，以此类推。焊接柱的壁厚可以采用0.9mm、1.0mm、1.1mm，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。凸台的壁厚可以采用0.9mm、1.0mm、1.1mm，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。

6、在上述的超声波焊接结构中，第一塑料件上还具有多个焊脚，多个焊脚围绕焊接柱圆周阵列布置，所有焊脚的一端均与焊接柱的外周壁连接。

7、在上述的超声波焊接结构中，所有焊脚组成的外接圆的半径比焊接柱的半径大0.3~1.5mm，焊接柱突出于焊脚的高度和凸台的高度总和为10mm。

8、具体地，所有焊脚组成的外接圆的半径比焊接柱的半径大0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm或1.5mm，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。

9、在上述的超声波焊接结构中，焊脚的高度为5~15mm，焊脚的数量为4~8个。具体地，焊脚的数量可以为4个、5个、6个、7个或8个，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。

10、具体地，焊脚的高度可以采用5mm、10mm、15mm，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。

11、在上述的超声波焊接结构中，焊接柱和凸台均为pp或abs材质。在以下实施方式中，第一塑料件和焊接柱以及第二塑料件和凸台均为abs材质，采用一体式注塑成型。

12、在上述的超声波焊接结构中，凸台和焊接柱之间的间隙的宽度为0.4~0.6mm。具体地，凸台和焊接柱之间的间隙可以采用0.4mm、0.5mm或0.6mm，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。

13、同时，本申请还提供了一种超声波焊接方法，本方法涉及超声波焊接结构，本方法包括如下步骤：

14、步骤（1）：装配第一塑料件和第二塑料件，焊接柱位于通孔中并与凸台同轴布置；

15、步骤（2）：超声波焊接头以20khz~40khz的频率、30~50μm的振幅、270~340n压力对焊接柱和凸台位置压焊1~1.5s，保压0.5~1s。

16、其中，超声波焊接头的频率可以采用20khz、25khz、30khz、35khz、40khz，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。超声波焊接头的振幅可以采用30μm、35μm、40μm、45μm、50μm，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。超声波焊接头的压力可以采用270n、280n、290n、300n、310n、320n、330n、340，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。超声波焊接头的压焊可以为1s、1.1s、1.2s、1.3s、1.4s、1.5s，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。超声波焊接头的保压时间可以为0.5s、0.6s、0.7s、0.8s、0.9s、1s，但并不限于所列举的数值，其他未列举的数值只要在本范围内均适用。

17、本申请的上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

18、1.本申请通过在第二塑料件上设置凸台，能够减小焊接柱的长度，还可以保持总焊接高度不变，在保证焊接强度的前提下，能够缩短超声波焊接头行程，缩短焊接时间，提高工作效率。

19、2.针对本焊接结构，改模周期短、成本低，只需要修改焊接柱的长度并增设凸台型芯即可。而且不改变产品整体尺寸，与现有的夹具及产线工装兼容。

1.一种超声波焊接结构，包括设置在第一塑料件上的焊接柱和设置在第二塑料件上的通孔，所述通孔用于供所述焊接柱穿过，其特征在于，所述第二塑料件上具有凸台，所述通孔位于所述凸台中并贯穿所述凸台，所述焊接柱的高度和所述凸台的高度的比值为0.8~1：1，所述凸台和所述焊接柱的高度总和为10mm，所述焊接柱的壁厚为0.9~1.1mm，所述凸台的壁厚为0.9~1.1mm。

2.根据权利要求1所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述第一塑料件上还具有多个焊脚，多个所述焊脚围绕所述焊接柱圆周阵列布置，所有所述焊脚的一端均与所述焊接柱的外周壁连接。

3.根据权利要求2所述的超声波焊接结构，其特征在于，所有所述焊脚组成的外接圆的半径比所述焊接柱的半径大0.3~1.5mm，所述焊接柱突出于所述焊脚的高度和所述凸台的高度总和为10mm。

4.根据权利要求3所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述焊脚的高度为5~15mm，所述焊脚的数量为4~8个。

5.根据权利要求1所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述焊接柱和所述凸台均为pp或abs材质。

6.根据权利要求1所述的超声波焊接结构，其特征在于，所述凸台和所述焊接柱之间的间隙的宽度为0.4~0.6mm。

7.一种超声波焊接方法，其特征在于，所述方法涉及如权利要求1~6任一所述的超声波焊接结构，所述方法包括如下步骤：