和其它塑料焊接工藝一樣，焊縫設(shè)計非常重要。常見的振動摩擦的焊縫設(shè)計如圖1所示，主要有對接接頭、帶法蘭或者帶側(cè)擋的溝槽焊縫設(shè)計。根據(jù)產(chǎn)品焊接要求，選擇適合的焊縫設(shè)計。
B--帶法蘭對接焊縫 (Butt with U-flange) C--帶法蘭溝槽焊縫 (Tongue and Groove with U-flange) D--帶雙舌的溝槽焊縫 (Double Tongue and Groove）
對于薄壁件（例如壁厚小于0.8mm）或者較高無支撐的零件，焊縫區(qū)域設(shè)計法蘭是有必要的。法蘭扣在治具上以固定產(chǎn)品，防止零件薄壁彎曲。
C 和 D兩種設(shè)計，內(nèi)外設(shè)計有擋邊，可以防止溢料流出。避免可能的外觀和功能問題。
的治具設(shè)計如圖2所示。焊接壓力直接作用在焊筋上方。
上下治具壓緊產(chǎn)品，傳遞振動和焊接壓力。因此，焊縫區(qū)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)有足夠的剛度，以最小路徑傳遞壓力，同時避免結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力集中。
注明: 振幅(峰值到峰值的距離)。對于常用的高頻振動摩擦焊接(240Hz)的振幅大小為0.4-1.8mm。對于低頻(120Hz)振動摩擦焊接振幅大小為 1.8-4.0mm。采用振動摩擦焊進(jìn)行焊接的含玻纖的尼龍部件，其焊縫強(qiáng)度與焊接深度的關(guān)系曲線如下圖。注意，該曲線可能會因零件壁厚和焊縫設(shè)計變化而變化。曲線供參考。
從該曲線可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論
- 焊接深度1.5毫米時，焊接強(qiáng)度達(dá)到值。
- 為了獲得高強(qiáng)度焊接，零件的焊接深度應(yīng)設(shè)計在1.2mm-2.2mm。
- 為了獲得與母體材料相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，需要增加焊接筋的寬度。一般經(jīng)驗(yàn)，對于無填充的材料，焊接筋寬度應(yīng)等于零件壁厚。對于含有填充物的材料，焊接筋寬度≥1.2倍的零件壁厚。這取決于焊縫強(qiáng)度要求。
理想情況下，焊接線分布在一個大平面上，不需要考慮振動方向的選擇。且這樣的焊縫設(shè)計容易獲得一致的焊接強(qiáng)度。實(shí)際中，許多產(chǎn)品的焊接線是三維輪廓，設(shè)計時需要考慮以下幾點(diǎn)：
- 沿振動方向。焊線盡可能設(shè)計在平面上，且角度≤10°；對于紅外焊接的振動摩擦焊接，角度可以增加到15°。
- 垂直于振動方向，角度限制在60°，如下圖所示。可以看出，在斜面區(qū)域的焊接深度和焊接壓力都會明顯降低，可能導(dǎo)致焊接強(qiáng)度不均勻和不足的問題。
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