열가소성 복합재 조립

새로운 FLOWpoint Delta PT 나사는 입증된 두 가지 패스너 디자인, 즉 플라스틱 조립용 Delta PT 나사와 판금 조립용 FDS 유동 드릴링 나사의 특성을 결합합니다. 사진 제공: Semblex Corp.

유리, 활석 또는 기타 필러가 포함된 플라스틱을 고정하는 데 가장 적합한 옵션은 일반적으로 Delta PT와 같은 나사산 형성 나사입니다. 사진 제공: Semblex Corp.

나사형 인서트는 열가소성 복합재를 고정하기 위한 또 다른 옵션입니다. 그러나 재료의 충전재 함량에 따라 권장되는 구멍 크기를 늘려야 할 수도 있습니다. 사진 제공: SPIROL International Corp.

초음파 용접기는 충전된 플라스틱을 용접할 수 있는 능력이 뛰어납니다. 실제로 10~20%의 필러는 재료를 더 단단하게 만들어 공정에 실제로 도움이 될 수 있습니다. 사진 제공: 브랜슨 초음파

플라스틱과 고분자 복합재는 오늘날 자동차의 다양한 안전 및 성능 부품에 필수적입니다. 실제로 경차에 사용되는 플라스틱 및 고분자 복합재의 사용량은 1960년 차량당 20파운드 미만에서 2015년 차량당 334파운드로 증가했습니다.

33% 유리 섬유 강화된 나일론 66과 같은 소재는 매니폴드, 엔진 커버, 탄소 캐니스터, 엔진 마운트, 변속 레버 및 라디에이터 탱크를 포함한 수많은 자동차 조립품에 사용됩니다.

불행하게도 플라스틱 부품에 강도, 강성 및 내열성을 추가하는 필러는 엔지니어에게 조립 공정을 계획할 때 고려해야 할 추가 사항을 제공합니다.

플라스틱 부품 용접에는 초음파, 진동, 스핀, 핫플레이트, 적외선, 레이저 등 다양한 기술이 있습니다. 그들은 모두 유리 섬유, 활석, 운모 또는 기타 충전재로 강화된 플라스틱을 접합할 수 있습니다. 어떤 방법을 사용할지는 플라스틱에 따라 다릅니다. 필러의 종류와 양; 부품의 크기와 모양; 그리고 신청 요건.

공정에 관계없이 충전 재료에는 일반적으로 "더 많은 시간, 더 많은 압력, 더 많은 에너지"가 필요하다고 Dukane Corp의 전국 영업 및 마케팅 관리자인 Jason Barton은 말합니다. "반결정질 재료에는 훨씬 더 많은 것이 필요한 경향이 있습니다."

이는 초음파 또는 진동 용접을 사용할 때 문제가 될 수 있습니다. 진폭이 너무 크면 부품의 말단 부분이 갈라지거나 약해질 수 있습니다.

부품 디자인은 또 다른 문제입니다. 필러가 포함된 플라스틱을 용접할 때는 접합 인터페이스의 재료 양을 늘리는 것이 좋습니다. Barton은 “보통 재료를 채운 경우 새 재료를 사용할 때보다 더 많은 용접 표면이 필요합니다.”라고 말합니다.

가능하다면 엔지니어들은 속도와 경제성 때문에 플라스틱 부품을 용접할 때 초음파를 사용하는 것을 선호합니다.

Branson Ultrasonics의 에머슨 글로벌 애플리케이션 개발 이사인 Sophie Morneau는 "우리는 항상 충전 플라스틱을 용접합니다."라고 말합니다. “실제로 10~20%의 필러는 재료를 더 단단하게 만들어 진동을 용접 접합부에 전달하는 데 도움을 줌으로써 실제로 초음파 용접에 도움이 될 수 있습니다. 소재가 부드러울수록 진동을 더 잘 흡수합니다.”

반면, 필러가 너무 많으면 용접에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. "섬유가 너무 많으면 용접 인터페이스에서 플라스틱이 잘 혼합되지 않으므로 밀폐 밀봉을 달성하는 것이 문제가 될 수 있습니다"라고 Morneau는 설명합니다. "충전재 함량이 30%를 넘으면 문제가 보이기 시작할 수 있습니다."

또 다른 고려 사항은 필러, 특히 유리 섬유가 마모될 수 있다는 것입니다. 초음파 혼은 조기 마모를 방지하기 위해 보호 코팅이 필요할 수 있습니다.

부품이 너무 크거나, 너무 복잡하거나, 초음파 용접이 너무 힘든 경우에는 다른 공정이 우선시됩니다. 그 중 하나가 진동 용접입니다. 실제로 일부 증거에서는 진동이 용접 경계면에서 섬유를 서로 얽히게 하여 접합 강도를 높이는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다.

Branson Ultrasonics의 Emerson 기술 응용 프로그램 관리자인 Kevin Buckley는 진동 용접을 사용하여 충전 재료를 결합할 때 용접 비드(공정 중에 녹는 부품 영역)가 평소보다 더 넓고 높아야 한다고 조언합니다. "부품 벽의 두께가 2mm라면 용접 비드를 2.5mm로 만들어야 합니다."라고 그는 말합니다. "벽 두께와 같다면 모재 강도의 90%를 기대할 수 있습니다."