【塑料焊接技術】塑料焊接工藝要求 塑料焊接方法有哪些

一，概述

塑(su)料是(shi)(shi)(shi)(shi)非金屬，是(shi)(shi)(shi)(shi)人(ren)造(zao)的(de)(de)有機材(cai)料，是(shi)(shi)(shi)(shi)一種或(huo)(huo)多(duo)種大分子量的(de)(de)聚合物為主要(yao)成(cheng)(cheng)分。塑(su)料的(de)(de)直接產(chan)品(pin)是(shi)(shi)(shi)(shi)固態或(huo)(huo)液(ye)態的(de)(de)樹脂，其通(tong)常被加工成(cheng)(cheng)粉狀、粒狀或(huo)(huo)糊狀等形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)塑(su)料母料，并在其中(zhong)摻入一定量的(de)(de)添加劑，然(ran)后再在較高溫(wen)度或(huo)(huo)壓力條件(jian)下被加工成(cheng)(cheng)塑(su)型材(cai)或(huo)(huo)塑(su)料制(zhi)品(pin)。其持點(dian)是(shi)(shi)(shi)(shi)重量輕、比(bi)強度高、耐蝕性好(hao)、成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)方便、成(cheng)(cheng)本低、制(zhi)造(zao)周期短等，大多(duo)數的(de)(de)塑(su)科材(cai)料是(shi)(shi)(shi)(shi)可燃的(de)(de)，其膨(peng)脹(zhang)系(xi)數大約是(shi)(shi)(shi)(shi)鋼的(de)(de)4倍。

根據塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)化學(xue)成(cheng)分(fen)、性(xing)態及(ji)溫度作(zuo)用(yong)(yong)，其通(tong)常(chang)分(fen)為(wei)兩大(da)類：熱(re)塑(su)(su)(su)(su)(su)性(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)和熱(re)固性(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)，塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)焊(han)(han)接(jie)其實就是(shi)指熱(re)塑(su)(su)(su)(su)(su)性(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)焊(han)(han)接(jie)；熱(re)塑(su)(su)(su)(su)(su)性(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)還可分(fen)為(wei)結(jie)晶(jing)型(xing)(xing)和非(fei)結(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)兩類，由于塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)結(jie)晶(jing)是(shi)不完全的(de)，所以結(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)也(ye)常(chang)稱作(zuo)半晶(jing)態塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（如(ru)PE、PP、PA、POM等），而非(fei)結(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)也(ye)稱作(zuo)無定型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（如(ru)PVC、PS、PMMA、PC、ABS等），非(fei)結(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)通(tong)常(chang)要(yao)(yao)比結(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)容易(yi)焊(han)(han)接(jie)。根據產量和應(ying)用(yong)(yong)情況，塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)又可分(fen)為(wei)：通(tong)用(yong)(yong)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（指產量高(gao)價挌低(di)應(ying)用(yong)(yong)廣的(de)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)）、工(gong)程塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（指強度、剛度、韌性(xing)均(jun)好(hao)且(qie)具有耐(nai)高(gao)溫、耐(nai)化學(xue)腐蝕、耐(nai)輻射等性(xing)能(neng)）和功能(neng)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（能(neng)滿足特殊(shu)功能(neng)和要(yao)(yao)求的(de)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)）。總的(de)來說塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)焊(han)(han)接(jie)難不大(da)，本文主要(yao)(yao)講述熱(re)氣焊(han)(han)。

二，塑料焊接

熱塑(su)性(xing)塑(su)料(liao)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)通常(chang)分(fen)五步進(jin)行：①表面(mian)制(zhi)備(bei)，表面(mian)制(zhi)備(bei)非(fei)常(chang)重要，因為大部(bu)分(fen)模(mo)壓成形的(de)塑(su)料(liao)制(zhi)品其表面(mian)均有一層脫模(mo)劑(ji)或(huo)污物，必(bi)須清理干凈，才能使焊(han)(han)接(jie)(jie)順利進(jin)行。②加熱，有多種加熱方(fang)法(fa)，也是(shi)區分(fen)不同焊(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法(fa)的(de)主要依(yi)據。③加壓，施加壓力的(de)方(fang)式有：手工加壓、壓力機(ji)加壓、自動夾具加壓等。焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)通常(chang)同時(shi)進(jin)行壓花(hua)。④擴(kuo)(kuo)散(san)或(huo)焊(han)(han)接(jie)(jie)，液體與液體界面(mian)_經建立，擴(kuo)(kuo)散(san)就立即進(jin)；對于結晶(jing)或(huo)半結晶(jing)材料(liao)擴(kuo)(kuo)散(san)幾乎是(shi)瞬(shun)時(shi)完成的(de)；對于非(fei)結晶(jing)材料(liao)，如果(guo)加熱溫度(du)是(shi)稍高(gao)于熔點(dian)，則擴(kuo)(kuo)散(san)時(shi)間(jian)會很長。⑤冷(leng)卻，塑(su)料(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)最(zui)后一步是(shi)焊(han)(han)件冷(leng)卻和(he)接(jie)(jie)頭凝(ning)固。在塑(su)料(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭沒有達到(dao)足夠支撐整(zheng)個(ge)焊(han)(han)件的(de)強度(du)和(he)剛度(du)之(zhi)前(qian)，必(bi)須一直維持焊(han)(han)接(jie)(jie)壓力。

三，塑料焊接方法

1，熱氣焊

①熱氣(qi)焊(han)是利用焊(han)槍噴出的熱空氣(qi)或氮氣(qi)對塑料焊(han)件和塑料焊(han)條進行加(jia)熱，使焊(han)條填充(chong)到(dao)連接部位(wei)后加(jia)熱連接表面，冷(leng)卻(que)后形成接頭。

②熱氣(qi)焊(han)在各種塑料焊(han)接方法中，歷史最長，應用最廣，是“萬能(neng)焊(han)”。

③焊(han)接(jie)接(jie)頭強度(du)高，特(te)別(bie)適(shi)用于大(da)型(xing)(xing)結構(gou)的連(lian)接(jie)。對于厚板塑料焊(han)接(jie)需開坡口，進行多(duo)層多(duo)道焊(han)接(jie)，坡口形式有V型(xing)(xing)、X型(xing)(xing)等。

④焊接速度比較慢，需要焊槍、焊嘴、氣源、填充焊條。其(qi)中焊條的(de)截(jie)面(mian)形(xing)狀(zhuang)有多(duo)種多(duo)樣，常見是(shi)形(xing)狀(zhuang)有圓形(xing)、矩形(xing)、繩形(xing)、D形(xing)、B形(xing)等，直徑(jing)2~8mm。

⑤熱氣焊通常溫度為(wei)200~400℃，流速15~70L/min。典(dian)型(xing)塑料品(pin)種熱氣焊的溫度范圍：PVC 210± ；PP 220±20；PMMA 250±10；PC 330±10；POM 230±10。具體準確(que)溫度要試焊測試后最終確(que)定。

⑥熱氣擺(bai)動焊，擺(bai)動熱氣噴口，分別對被焊基體和焊條加熱，焊條在(zai)一定的手持(chi)頂緊力下熔化，進(jin)而(er)焊入焊縫，逐(zhu)漸(jian)形成接頭，是最(zui)常用的手工焊法。

⑦熱氣嵌(qian)入焊(han)(han)，焊(han)(han)條(tiao)先(xian)被(bei)引進焊(han)(han)槍頭(tou)部并被(bei)預熱塑化，自然溶嵌(qian)進焊(han)(han)縫；通過焊(han)(han)槍頭(tou)的設計或其他(ta)專用(yong)工(gong)具，可以根據焊(han)(han)縫的形式，手功(gong)施(shi)加一定(ding)的焊(han)(han)接(jie)壓。

⑧熱(re)氣搭(da)接(jie)焊，用(yong)熱(re)氣對(dui)塑料(liao)的搭(da)接(jie)縫隙進行加熱(re)，并用(yong)手壓(ya)或機械裝置對(dui)焊接(jie)區施加壓(ya)力，從(cong)而實現焊，熱(re)氣搭(da)接(jie)焊一般不需要焊條，自熔(rong)即(ji)可。

⑨熱(re)氣擠塑焊，可以用(yong)熱(re)氣焊方法進行焊接的塑科品種有：PVC、PE、PP、POM、PA、PS、ABS、PC等。

⑩熱(re)(re)氣(qi)焊(han)的(de)(de)(de)焊(han)槍(qiang)包括手(shou)焊(han)槍(qiang)和快(kuai)速焊(han)槍(qiang)，手(shou)焊(han)槍(qiang)內對焊(han)接氣(qi)體的(de)(de)(de)加(jia)熱(re)(re)裝置有電加(jia)熱(re)(re)式和火焰加(jia)熱(re)(re)式兩種。焊(han)接氣(qi)體在流經電加(jia)熱(re)(re)的(de)(de)(de)管(guan)道或穿過火焰加(jia)熱(re)(re)的(de)(de)(de)蛇形管(guan)時(shi)，被加(jia)熱(re)(re)到所(suo)要求(qiu)的(de)(de)(de)熱(re)(re)氣(qi)溫度，然后由噴口(kou)噴出，控制(zhi)焊(han)槍(qiang)的(de)(de)(de)進(jin)給和位置即可進(jin)行焊(han)接。焊(han)接壓(ya)力一般(ban)通(tong)過焊(han)條自身(shen)的(de)(de)(de)剛度或通(tong)過壓(ya)輪等方法(fa)，傳(chuan)遞至焊(han)接區。

改換噴(pen)(pen)嘴可以(yi)把手(shou)焊(han)(han)(han)(han)槍裝配成塊速(su)焊(han)(han)(han)(han)槍，快(kuai)速(su)焊(han)(han)(han)(han)槍的噴(pen)(pen)頭內對熱(re)氣(qi)(qi)作(zuo)了(le)分流(liu)，一(yi)部分熱(re)氣(qi)(qi)被用(yong)來加熱(re)基體材料，丶另一(yi)部分則用(yong)來預熱(re)焊(han)(han)(han)(han)條，快(kuai)速(su)焊(han)(han)(han)(han)槍的噴(pen)(pen)頭通常(chang)具有與焊(han)(han)(han)(han)縫形狀相適應(ying)，以(yi)便能(neng)向(xiang)焊(han)(han)(han)(han)縫施加壓力。快(kuai)速(su)焊(han)(han)(han)(han)槍一(yi)般由機械操縱，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時焊(han)(han)(han)(han)槍恒(heng)速(su)前行，噴(pen)(pen)嘴壓力保持(chi)不(bu)變。

其它(ta)塑料(liao)焊(han)接方法的簡介：

2，熱工具焊

①熱工具焊是利用(yong)高溫表加(jia)(jia)熱連接面，使之充(chong)分軟化(hua)，施加(jia)(jia)適當壓力并夾緊，冷卻后實現致密連接。

②適(shi)用于熱塑(su)性材料(liao)，既可焊(han)接塑(su)料(liao)薄膜也可以(yi)焊(han)接塑(su)料(liao)厚板，連接速度快，一(yi)般在(zai)410s之間，接頭強度高。接頭附近可能存(cun)(cun)存(cun)(cun)應(ying)力(li)。

③主要(yao)焊接型(xing)材等塑料件，需要(yao)具有(you)(you)一定面積(ji)的加熱工具，如電烙鐵、接有(you)(you)加熱元件及控制的鋼板、鋼管(guan)，需要(yao)適當夾(jia)具。

3，電阻植入焊

①將(jiang)導電(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)阻材料(liao)放入焊(han)接(jie)(jie)界(jie)面(mian)(mian)中，施加焊(han)接(jie)(jie)壓力并對電(dian)(dian)阻材料(liao)通過電(dian)(dian)流，將(jiang)焊(han)接(jie)(jie)界(jie)面(mian)(mian)上的(de)塑(su)料(liao)熔化(hua)，熔化(hua)的(de)塑(su)料(liao)相(xiang)互(hu)潤濕混臺擴散，消除原來的(de)宏(hong)觀焊(han)接(jie)(jie)界(jie)面(mian)(mian)形(xing)成焊(han)縫，同時(shi)電(dian)(dian)陽材料(liao)被保存在(zai)最終的(de)焊(han)縫中。

②電(dian)阻植入焊的(de)設備(bei)簡單，容(rong)易操作。需(xu)要一定功(gong)率的(de)加熱電(dian)源和(he)植入電(dian)阻材料。

③焊接接頭殘(can)留電阻絲與(yu)塑料不相熔的材(cai)料，降低焊縫強度及(ji)耐腐蝕性。

4，激光焊

①激光(guang)焊(han)(han)是利用材料在原子(zi)水平上(shang)將激光(guang)的(de)(de)光(guang)子(zi)能(neng)轉化(hua)為熱能(neng)的(de)(de)原理進行焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)方法。激光(guang)光(guang)子(zi)能(neng)被塑科(ke)中大量的(de)(de)碳原子(zi)亞接(jie)吸(xi)收(shou)，塑料從表面(mian)開始(shi)熔化(hua)然后加壓冷卻形成(cheng)焊(han)(han)縫(feng)。

②其(qi)焊接(jie)(jie)速度(du)快，焊接(jie)(jie)裝(zhuang)置與(yu)塑(su)料不接(jie)(jie)觸，可焊接(jie)(jie)難以接(jie)(jie)近(jin)的部位。

③激光焊的設備昂貴，而(er)且還需相應夾具。對于裝配要非(fei)常嚴格(ge)，故沒有得到廣泛應用。

④常用(yong)激光(guang)(guang)功率一般(ban)為50W/mm2，常用(yong)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)：CO2激光(guang)(guang)器(qi)(qi)；YAG激光(guang)(guang)器(qi)(qi)；二極管(guan)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)；2μ激光(guang)(guang)器(qi)(qi)。

5，超聲波焊

①超(chao)聲(sheng)波焊是(shi)超(chao)聲(sheng)波通過被連接件，壓接觸(chu)表面發生(sheng)相互摩(mo)擦(ca)，產生(sheng)的(de)熱量將工件表面熔化。實現(xian)連接。

②適于熱塑性材料(liao)，接頭(tou)強(qiang)度高，焊接速度快、自動化(hua)掛度高、焊縫美觀。

③焊件尺寸及形狀受到限(xian)制，應用面(mian)較窄，需要超聲(sheng)波(bo)焊接沒備(bei)和相應夾具(ju)。

6，感應加熱焊

①感(gan)應加熱焊是(shi)利用電磁(ci)場對金屬插入(ru)件進(jin)行加熱，插入(ru)件附近(jin)的(de)塑料被加熱軟化，冷(leng)卻(que)后形(xing)成接頭。

②加熱速度快母材受(shou)的(de)影響較小(xiao)。

③接頭(tou)中易產生內應力(li)，耐蝕(shi)性變差，需要使用高頻發生器(qi)、加熱線(xian)圈、金屬插入件(jian)等(deng)。

④交變電磁場(chang)頻率(lv)一般為3~10MHz。

7，摩擦焊

①摩(mo)擦(ca)焊是利用連(lian)接表面(mian)相互摩(mo)擦(ca)生成的熱量而實現連(lian)接的方法。

②摩(mo)擦焊(han)(han)包括三類：旋轉摩(mo)擦焊(han)(han)、線性振(zhen)動摩(mo)擦焊(han)(han)和攪拌摩(mo)擦焊(han)(han)。

④旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)摩(mo)擦焊，被連(lian)(lian)接件(jian)以很高的速度旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)，同時(shi)在軸向施加一定(ding)的壓兩個連(lian)(lian)接表面相互摩(mo)擦，停(ting)止(zhi)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)時(shi)，被連(lian)(lian)接件(jian)冷卻(que)并形成焊縫。適合(he)于連(lian)(lian)接硬塑性(xing)塑料，連(lian)(lian)接速很快，被連(lian)(lian)接件(jian)應(ying)接近(jin)圓柱(zhu)形，需旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)裝(zhuang)置才能施焊

⑤線性振(zhen)(zhen)動(dong)焊(han)(han)(han)摩擦焊(han)(han)(han)，又稱振(zhen)(zhen)動(dong)焊(han)(han)(han)，采(cai)用0.5~5MPa的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)壓(ya)力將塔接(jie)(jie)好的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)件壓(ya)緊(jin)，然(ran)后(hou)一側的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)件在(zai)(zai)夾具(ju)的(de)(de)(de)(de)帶動(dong)下(xia)以(yi)(yi)(yi)1mm左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)幅，100~500Hz左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)，在(zai)(zai)平行于焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)界(jie)面的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)振(zhen)(zhen)動(dong)，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)界(jie)面在(zai)(zai)摩擦和粘性切應(ying)力的(de)(de)(de)(de)作用下(xia)溫度逐(zhu)漸(jian)升高到塑(su)料的(de)(de)(de)(de)熔點(dian)以(yi)(yi)(yi)上，熔融(rong)的(de)(de)(de)(de)塑(su)料被擠出，振(zhen)(zhen)動(dong)停止(zhi)，熔融(rong)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫在(zai)(zai)壓(ya)力下(xia)凝固。可以(yi)(yi)(yi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)超聲波焊(han)(han)(han)難以(yi)(yi)(yi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)大型塑(su)料焊(han)(han)(han)件；被焊(han)(han)(han)件形狀受到限制；需要專用振(zhen)(zhen)動(dong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)設備。

⑤攪(jiao)(jiao)拌摩(mo)擦焊(han)，是(shi)利用(yong)軸待摩(mo)擦產生(sheng)的熱量(liang)(liang)使焊(han)縫塑料進(jin)入塑性(xing)流動(dong)狀態(tai)，并利用(yong)攪(jiao)(jiao)拌針攪(jiao)(jiao)拌焊(han)縫進(jin)入塑性(xing)狀態(tai)的材料，消除(chu)原來焊(han)接界面(mian)并形成焊(han)縫的焊(han)接方法。只能用(yong)于熱塑性(xing)塑料的焊(han)摟，主要適用(yong)于大型厚(hou)板(ban)，接變形量(liang)(liang)小，設備(bei)(bei)原理簡單，可(ke)靠(kao)性(xing)相對較高，適于批量(liang)(liang)生(sheng)產以及焊(han)接精度和外(wai)觀質量(liang)(liang)相對較低場(chang)合。需要專用(yong)設備(bei)(bei)及復雜(za)的工裝夾具(ju)。

8，溶劑焊

①溶劑(ji)焊是用溶劑(ji)軟化非(fei)結晶型的熱塑(su)(su)性塑(su)(su)料，當溶劑(ji)完全耗盡、蒸發時完成連(lian)接(jie)；它是通過被(bei)焊塑(su)(su)料的溶解而實(shi)現連(lian)接(jie)

②接頭中含(han)有一定(ding)量的母材成分時強度(du)較(jiao)高(gao)，溶劑應填(tian)滿連(lian)接區域的空隙。這種方法不(bu)能用于PE、PP、氟塑料等。

③接(jie)頭強度可(ke)以達到母材(cai)的(de)強度，所需焊(han)接(jie)設備簡(jian)易，操作十分簡(jian)單(dan)，成本低。

④焊(han)接速度慢(man)，需較長時間蒸發，有些溶劑有毒性，對人體(ti)有害(hai)，注意防護。

⑤所(suo)用(yong)(yong)工具(ju)主(zhu)要有：注射針、擦試工具(ju)、浸泡(pao)用(yong)(yong)容器等(deng)；夾持工具(ju)、干(gan)燥(zao)裝置(zhi)；溶劑回收裝置(zhi)等(deng)。