和其它塑料焊接工艺一样，焊缝设计非常重要。常见的振动摩擦的焊缝设计如图1所示，主要有对接接头、带法兰或者带侧挡的沟槽焊缝设计。根据产品焊接要求，选择适合的焊缝设计。

图1 A--对接焊缝 (Butt Joint) B--带法兰对接焊缝 (Butt with U-flange) C--带法兰沟槽焊缝 (Tongue and Groove with U-flange) D--带双舌的沟槽焊缝 (Double Tongue and Groove）

注意几点：

• 对于薄壁件（例如壁厚小于0.8mm）或者较高无支撑的零件，焊缝区域设计法兰是有必要的。法兰扣在治具上以固定产品，防止零件薄壁弯曲。

• C 和 D两种设计，内外设计有挡边，可以防止溢料流出。避免可能的外观和功能问题。

• 最佳的治具设计如图2所示。焊接压力直接作用在焊筋上方。

• 上下治具压紧产品，传递振动和焊接压力。因此，焊缝区域的结构设计应有足够的刚度，以最小路径传递压力，同时避免结构上的应力集中。

1 Dukane焊缝设计

1.1 对接焊缝

1.2 加外挡的焊缝设计

1.3 内外带挡料的焊缝设计

1.4 典型的车灯焊缝设计

2 Extol焊缝设计

注明: 振幅(峰值到峰值的距离)。对于常用的高频振动摩擦焊接(240Hz)的振幅大小为0.4-1.8mm。对于低频(120Hz)振动摩擦焊接振幅大小为 1.8-4.0mm。

3 焊接深度与焊接强度

采用振动摩擦焊进行焊接的含玻纤的尼龙部件，其焊缝强度与焊接深度的关系曲线如下图。注意，该曲线可能会因零件壁厚和焊缝设计变化而变化。曲线供参考。

从该曲线可以得到以下几点结论

• 焊接的最大强度约为母材的75%。

• 焊接深度1.5毫米时，焊接强度达到最大值。

• 曲线急剧上升到最大值，然后逐渐下降。

• 为了获得高强度焊接，零件的焊接深度应设计在1.2mm-2.2mm。

• 为了获得与母体材料相当的强度，需要增加焊接筋的宽度。一般经验，对于无填充的材料，焊接筋宽度应等于零件壁厚。对于含有填充物的材料，焊接筋宽度≥1.2倍的零件壁厚。这取决于焊缝强度要求。

4 振动方向与焊线分布

理想情况下，焊接线分布在一个大平面上，不需要考虑振动方向的选择。且这样的焊缝设计容易获得一致的焊接强度。实际中，许多产品的焊接线是三维轮廓，设计时需要考虑以下几点：

• 沿振动方向。焊线尽可能设计在平面上，且最大角度≤10°；对于红外焊接的振动摩擦焊接，最大角度可以增加到15°。

• 垂直于振动方向，最大角度限制在60°，如下图所示。可以看出，在斜面区域的焊接深度和焊接压力都会明显降低，可能导致焊接强度不均匀和不足的问题。

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