Ультразвуковая запрессовка: как заставить металлическую вставку держаться

Там, где в пластмассовой детали нужен винт, обычным решением становится резьбовая металлическая вставка. Ультразвуковая запрессовка выполняет эту задачу быстро и чисто, а самые частые претензии к ней — ослабление, перекос и растрескавшаяся бобышка.

Почти всё это идёт от конструкции отверстия, а не от параметров машины.

Чем удерживается вставка

Сонотрод давит на верхний торец вставки и передаёт в неё колебания. Трение там, где вставка встречается со стенкой отверстия, локально расплавляет смолу; под усилием вставка опускается, и расплавленная смола вытесняется в насечку на наружном диаметре вставки, механически запирая её после затвердевания.

Поэтому усилие вырыва и стойкость к крутящему моменту определяются тем, сколько смолы заполнило насечку и насколько она прочна после остывания, а не тем, с какой силой вставку вдавили.

Четыре элемента, определяющие результат

1. Отверстие должно быть немного меньше вставки. Слишком малый натяг — расплава не хватит на заполнение насечки. Слишком большой — вытеснять придётся слишком много материала, энергия сосредоточится у устья отверстия, и бобышка треснет либо вставка перекосится. Правильный натяг зависит от модуля упругости и усадки смолы; универсального значения нет.

2. У устья отверстия нужна заходная фаска. Без фаски вставка в начале опускания жёстко упирается в кромку отверстия, напряжения концентрируются, и появляются побеление или трещины. Небольшой заходный конус самоцентрирует вставку и даёт первому расплаву куда течь.

3. Оставьте объём на дне отверстия. Самый часто упускаемый пункт. Если глубина отверстия равна длине вставки, вытесняемой смоле некуда деваться, кроме как обратно вверх: она поднимает вставку или выходит облоем из устья. Отверстие должно быть немного глубже, с объёмом на дне для приёма вытесненного материала.

4. Подберите насечку под нагрузку. Кольцевая насечка держит на вырыв, продольная — на момент, ромбическая работает на оба, но ни на одно из них не оптимальна. Выбирайте по нагрузке, которую деталь реально испытывает, а не по тому, что оказалось на складе.

Три симптома и их причины

Перекошенная вставка — нет заходной фаски, плохая соосность сонотрода и отверстия либо чрезмерный натяг, дающий неравномерное сопротивление.

Побеление или трещины у устья отверстия — чрезмерный натяг, слишком быстрый подвод или чувствительная к надрезу смола (с марками поликарбоната следует быть особенно внимательными).

Сначала держит, потом ослабевает — обычно нагрузка была приложена до того, как соединение остыло, либо расплав заполнил лишь часть насечки. Разрезать один образец и посмотреть заполнение куда быстрее, чем многократно подстраивать параметры.

Различия по материалам

В нашем справочнике по свариваемости конструкционных пластмасс запрессовка получает высокие оценки практически по всему списку: полипропилен и полиэтилен, трудные в сварке как полукристаллические смолы, в запрессовке ведут себя очень хорошо. Причина в том, что запрессовка не требует сплавления двух сторон — нужно лишь, чтобы смола потекла и заполнила объём, а это гораздо снисходительнее.

Поэтому, когда материал «не сваривается», перевод соединения на запрессовку вставки с винтом иногда оказывается самым простым решением.

Значения диаметра и глубины отверстия, а также диапазоны натяга по материалам приведены в главах справочника — он доступен на странице загрузок. Оборудование см. на страницах раздела оборудование для ультразвуковой сварки.

Спецификацию вставки и марку смолы направляйте на 1427498429@qq.com, телефоны: +86 769 8202 9510 / +86 137 6001 0932.