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1、塑料进气歧管焊接强度的研究0一z,第6期(总第118期)l螺年12月车用发动机V丑丑cLEE】l眦No.6(Tot.a1No.118)Dec.1998?土芑与材料?编者按尼龙是一种工程塑料.具有质量轻,耐庸蚀性好,成型工艺筒便和生产教率育的特点.用其制作进气歧管可有效地藏轻发动机质量,简化歧管生产工艺.障低生产成奉.近年来.尼龙进气歧瞥在汽车发动机上得到了广泛的应用.奉刊■在1998年簟2期报道过热■避气歧管撮动焊接工艺过程的研究.该,塑料进气歧管焊接强度的研究..P】I姗h蝴ed争,.'/ChutS.Leeval鱼arI(美国联信公司)摘要为了探甘尼龙进气歧量的棒动焊接强度.采用中心点设
2、计法对3种婆克有33%玻璃圩堆的尼龙进行了静正攻摹试验,研究分析了夹紧压力,捧幅和焊蛙培化宽度等工艺参藏甘歧量蚪接强度的.移响.姑果表明,夹紧压力时歧量的棒动焊接强度.移响最太.其次是蚪蛙的培化宽度,撂幅用由若干模塑件组焊在一起的.焊接时.两模塑件相互作高速振动摩擦运动.摩擦区产生的摩擦热将其表层材料熔化,将两模塑件焊接在一起.称之为振动焊接.振动焊接的工艺参数有施加在焊缝上的夹紧力,振幅和振动频率.在焊接过程中.焊机的下位夹具随着焊缝的熔化逐渐向上移动,直至到达预设的位置.两模塑件由于焊缝熔化而产生的这种垂直位移可以通过位移传感器或焊接定时器来控制,究竟采取哪一种控制方式,视焊机的具体情
3、况而定.研究人员曾根据扁平矩形试棒对焊后的抗拉强度值进行过焊接强度的研究,研究中大多采用的是单一参数法.而没有考察各种参数的综合影响为此,工程师们进行了以探讨各种焊接工艺参数对实际进气歧管各部位焊接强度综合影响的专门研究.通过记录歧管的破裂强度值.反算出破裂压载荷作用焊接墨度下焊缝处的应力,得出跛管的焊接强度(所有焊件都在焊缝处破坏).1试验与分析对大宇hI_100原型进气歧管进行了试验.该歧管由连接法兰,支管和总管等3部分组成.振动焊接分两次进行,先将连接法兰与支管焊接在一起,然后再将总管焊在上述组件上.对歧管试样进行了静压破裂试验.与支管相比,总管的有效直径较大,因而所承受的应力最大.
4、所以,本文仅对总管进行了改变工艺参数的试验研究.对3种填充有33%玻璃纤维(GF)的尼龙歧管进行了研究:尼龙6(聚己内酰胺纤维8233GHSBK102),高产(HP)尼龙6(聚己内酰胺纤维HPN9233GHSBK102)和尼龙66(聚己内酰胺纤维5233C,HSBK102).工艺参数采用如下变量:?夹紧压力(夹紧力除以焊缝的投影面积):2.1MPa,4.1MPa和6.2加;19赔年12月吴建全等?振幅:L.50mm,L65lm和L.781m;?焊缝熔化宽度:0.75mm,1.5m和1.78m.经过综合考虑,仅采用l2套工艺参数组合方案对3种尼龙歧管的焊接强度进行了对比试验,每组方案都进行了
5、2次试验,取其平均值作为试验结果(见表1).这种方法有时被称为中心点设计法".进行歧管破裂试验时,将其全部通道堵塞,以1MPa/min的速率缓慢地施加静压,直至歧管破裂.对破坏的零件进行了检查,以确定破裂源产生在焊缝.歧管破裂时施加的最大压力记为焊缝的破裂强度.3种尼龙歧管的静压破裂试验结果见表1.数据回归分析表明,夹紧压力对歧管的破裂强度(即焊接强度)的影响最大,其次是焊缝的熔化宽度,振幅的影响最小.填充33%玻璃纤维的尼龙6,IqP尼龙6和尼龙66的歧管,其总管破裂强度与夹紧压力和熔化宽度的关系曲面分别如图l一图3所示.夹紧压力对尼龙6和}玎P尼龙6的破裂强衰1试譬方案豆●压破裂试譬结
6、果试验工艺参歙静压蕊裂试验结果蛐PI号摄幅蛙重压力瞎化宽庄尼龙6阻尼龙I尼龙脯∞%CF33%CF33%GFl1.'86.22.540.920.960.7O2J.,86.20.0.92O.900.'D31.'82.1O.了50.960.980.7O41.'82.12.540.971.∞0.7O51.2.11.5l_1.堑0.9261.654.11.5I.101.∞0.耪了1.654.1l_5备用I.∞1.值0.8681.656.2l_5I.∞l_l40.gI91.显6.20.0.94O.稿0.'8101.显6.22.540.90l_∞0.'oJJJ,显2,l2,l0.920,9'/0,671
7、21.北2.10.'5O.粥0.衢0.舶度影响最大.这一结论与其他研究结果相一致.但在低夹紧压力区域的试验表明,当夹紧压力降低到0.7MPa以下时,歧管的破裂强度下降.图133%GF尼龙6歧管破裂强度随夹紧压力和焊缝熔化黻变化的特性曲面量力和焊缝熔化宽度变化的特性曲面车用发动机1998年第6期HI'尼龙6与标准尼龙6的性能差不多.尼龙66的破裂强度对夹紧压力不敏感.但在全部试验中可以发现,与两种尼龙6相比,尼龙66歧管的
