【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(liao)(liao)(liao)是非金(jin)屬，是人(ren)造(zao)的(de)(de)(de)有機材(cai)料(liao)(liao)(liao)，是一(yi)(yi)種(zhong)或(huo)(huo)(huo)多種(zhong)大(da)分(fen)子量(liang)的(de)(de)(de)聚(ju)合物為主要成(cheng)(cheng)分(fen)。塑(su)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)直接產品(pin)是固態或(huo)(huo)(huo)液態的(de)(de)(de)樹(shu)脂，其通常被加(jia)工成(cheng)(cheng)粉狀(zhuang)、粒(li)狀(zhuang)或(huo)(huo)(huo)糊狀(zhuang)等形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)塑(su)料(liao)(liao)(liao)母(mu)料(liao)(liao)(liao)，并在(zai)其中摻入一(yi)(yi)定量(liang)的(de)(de)(de)添加(jia)劑，然后(hou)再在(zai)較高溫度或(huo)(huo)(huo)壓力條(tiao)件(jian)下被加(jia)工成(cheng)(cheng)塑(su)型材(cai)或(huo)(huo)(huo)塑(su)料(liao)(liao)(liao)制(zhi)品(pin)。其持點是重(zhong)量(liang)輕、比強度高、耐蝕(shi)性(xing)好、成(cheng)(cheng)形方便、成(cheng)(cheng)本低、制(zhi)造(zao)周期短(duan)等，大(da)多數的(de)(de)(de)塑(su)科材(cai)料(liao)(liao)(liao)是可燃的(de)(de)(de)，其膨脹系(xi)數大(da)約是鋼的(de)(de)(de)4倍。

根據(ju)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)化學(xue)成分、性態(tai)(tai)及溫度(du)作用，其(qi)通常(chang)分為兩(liang)大(da)類：熱(re)(re)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)性塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)和(he)(he)熱(re)(re)固性塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)焊(han)接(jie)其(qi)實就是指熱(re)(re)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)性塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)焊(han)接(jie)；熱(re)(re)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)性塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)還可分為結晶(jing)(jing)型(xing)和(he)(he)非(fei)(fei)結晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)兩(liang)類，由(you)于塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)結晶(jing)(jing)是不(bu)完全的(de)，所以結晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)也常(chang)稱作半晶(jing)(jing)態(tai)(tai)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)（如(ru)PE、PP、PA、POM等），而非(fei)(fei)結晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)也稱作無定型(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)（如(ru)PVC、PS、PMMA、PC、ABS等），非(fei)(fei)結晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)通常(chang)要(yao)(yao)比結晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)容易焊(han)接(jie)。根據(ju)產(chan)量和(he)(he)應用情況，塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)又(you)可分為：通用塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)（指產(chan)量高價挌低(di)應用廣的(de)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)）、工(gong)程塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)（指強度(du)、剛度(du)、韌性均好且具(ju)有耐(nai)高溫、耐(nai)化學(xue)腐(fu)蝕、耐(nai)輻射等性能(neng)(neng)(neng)）和(he)(he)功(gong)能(neng)(neng)(neng)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)（能(neng)(neng)(neng)滿(man)足特殊功(gong)能(neng)(neng)(neng)和(he)(he)要(yao)(yao)求的(de)塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)）。總的(de)來說塑(su)(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)焊(han)接(jie)難不(bu)大(da)，本文主要(yao)(yao)講(jiang)述熱(re)(re)氣焊(han)。

二，塑料焊接

熱塑(su)性塑(su)料(liao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)通(tong)常(chang)分五步(bu)進(jin)(jin)行：①表面(mian)制(zhi)備(bei)，表面(mian)制(zhi)備(bei)非(fei)常(chang)重要，因為大部分模壓(ya)(ya)成(cheng)形的(de)(de)塑(su)料(liao)制(zhi)品其(qi)表面(mian)均有(you)(you)一層脫模劑或污物，必(bi)須清理干凈，才能使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)順利(li)進(jin)(jin)行。②加(jia)(jia)熱，有(you)(you)多種加(jia)(jia)熱方(fang)法，也是(shi)(shi)區分不同焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)方(fang)法的(de)(de)主要依據。③加(jia)(jia)壓(ya)(ya)，施(shi)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)力的(de)(de)方(fang)式有(you)(you)：手(shou)工加(jia)(jia)壓(ya)(ya)、壓(ya)(ya)力機加(jia)(jia)壓(ya)(ya)、自動(dong)夾具(ju)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)等。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)通(tong)常(chang)同時(shi)進(jin)(jin)行壓(ya)(ya)花。④擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)或焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)，液體(ti)與液體(ti)界(jie)面(mian)_經建立(li)，擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)就立(li)即進(jin)(jin)；對于結(jie)晶或半結(jie)晶材料(liao)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)幾乎是(shi)(shi)瞬時(shi)完(wan)成(cheng)的(de)(de)；對于非(fei)結(jie)晶材料(liao)，如果加(jia)(jia)熱溫度是(shi)(shi)稍高于熔點(dian)，則擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)時(shi)間會(hui)很(hen)長(chang)。⑤冷(leng)卻，塑(su)料(liao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)最后一步(bu)是(shi)(shi)焊(han)(han)(han)件(jian)冷(leng)卻和(he)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)凝(ning)固。在塑(su)料(liao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)沒有(you)(you)達到(dao)足(zu)夠支撐整個焊(han)(han)(han)件(jian)的(de)(de)強度和(he)剛度之前，必(bi)須一直(zhi)維持焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)壓(ya)(ya)力。

三，塑料焊接方法

1，熱氣焊

①熱氣焊是利(li)用焊槍噴出(chu)的熱空氣或氮氣對(dui)塑(su)料(liao)(liao)焊件和塑(su)料(liao)(liao)焊條進行加(jia)熱，使焊條填充(chong)到連接(jie)部位后加(jia)熱連接(jie)表(biao)面，冷卻后形成接(jie)頭。

②熱氣焊(han)在各(ge)種(zhong)塑料(liao)焊(han)接方法中，歷史最長，應用最廣(guang)，是“萬能焊(han)”。

③焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭強度高(gao)，特別(bie)適(shi)用于(yu)大(da)型結構的連接(jie)(jie)。對于(yu)厚板塑料焊(han)接(jie)(jie)需開坡口，進行多層多道焊(han)接(jie)(jie)，坡口形(xing)式有V型、X型等。

④焊接速度比較慢，需要焊槍、焊嘴、氣(qi)源、填充焊條(tiao)。其中焊條(tiao)的截(jie)面(mian)形(xing)狀有多種多樣，常見是(shi)形(xing)狀有圓(yuan)形(xing)、矩形(xing)、繩形(xing)、D形(xing)、B形(xing)等(deng)，直(zhi)徑2~8mm。

⑤熱(re)氣焊(han)通常(chang)溫(wen)度為200~400℃，流速15~70L/min。典(dian)型(xing)塑料品種(zhong)熱(re)氣焊(han)的溫(wen)度范圍：PVC 210± ；PP 220±20；PMMA 250±10；PC 330±10；POM 230±10。具體準(zhun)確溫(wen)度要試焊(han)測(ce)試后(hou)最終確定。

⑥熱氣(qi)(qi)擺動(dong)焊(han)，擺動(dong)熱氣(qi)(qi)噴口，分別對被焊(han)基(ji)體和焊(han)條加(jia)熱，焊(han)條在(zai)一定的手持(chi)頂緊力下熔(rong)化，進而焊(han)入焊(han)縫，逐(zhu)漸形成(cheng)接(jie)頭，是(shi)最(zui)常(chang)用的手工焊(han)法。

⑦熱氣嵌入焊，焊條先被引進焊槍(qiang)頭部(bu)并被預熱塑(su)化(hua)，自然溶嵌進焊縫(feng)；通過焊槍(qiang)頭的設(she)計或其(qi)他專用工具，可以根據(ju)焊縫(feng)的形式，手功施(shi)加一(yi)定的焊接壓。

⑧熱氣(qi)搭(da)接(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)，用熱氣(qi)對塑料的搭(da)接(jie)(jie)(jie)縫隙進(jin)行加熱，并用手壓或機械裝置對焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)區施(shi)加壓力(li)，從而實現焊(han)(han)，熱氣(qi)搭(da)接(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)一般不需要焊(han)(han)條，自熔即可。

⑨熱氣擠(ji)塑(su)焊(han)，可以用熱氣焊(han)方(fang)法進行焊(han)接的塑(su)科(ke)品種有：PVC、PE、PP、POM、PA、PS、ABS、PC等。

⑩熱(re)(re)氣焊(han)(han)(han)的焊(han)(han)(han)槍包括手(shou)焊(han)(han)(han)槍和(he)(he)(he)快速焊(han)(han)(han)槍，手(shou)焊(han)(han)(han)槍內對焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)氣體的加(jia)(jia)熱(re)(re)裝置有電加(jia)(jia)熱(re)(re)式(shi)和(he)(he)(he)火焰加(jia)(jia)熱(re)(re)式(shi)兩種(zhong)。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)氣體在(zai)流經(jing)電加(jia)(jia)熱(re)(re)的管道或穿過火焰加(jia)(jia)熱(re)(re)的蛇形管時(shi)，被加(jia)(jia)熱(re)(re)到所要求的熱(re)(re)氣溫度(du)，然后由噴口(kou)噴出，控制焊(han)(han)(han)槍的進(jin)給和(he)(he)(he)位置即可進(jin)行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)壓(ya)力一般通過焊(han)(han)(han)條自身的剛度(du)或通過壓(ya)輪等方法(fa)，傳(chuan)遞(di)至焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)區。

改換(huan)噴嘴可以把(ba)手焊(han)槍(qiang)(qiang)裝配成塊速焊(han)槍(qiang)(qiang)，快速焊(han)槍(qiang)(qiang)的噴頭內對熱(re)氣(qi)作了分(fen)流，一(yi)部分(fen)熱(re)氣(qi)被用來加熱(re)基(ji)體材料，丶另一(yi)部分(fen)則用來預(yu)熱(re)焊(han)條，快速焊(han)槍(qiang)(qiang)的噴頭通常具(ju)有與焊(han)縫(feng)形狀相適應，以便能向(xiang)焊(han)縫(feng)施加壓力。快速焊(han)槍(qiang)(qiang)一(yi)般由機械操縱，焊(han)接時焊(han)槍(qiang)(qiang)恒速前行，噴嘴壓力保(bao)持(chi)不變。

其它塑料焊(han)接方法的簡介(jie)：

2，熱工具焊

①熱(re)工具焊(han)是利用高溫表加熱(re)連接面(mian)，使之(zhi)充分軟化(hua)，施加適當壓力并夾緊(jin)，冷卻后(hou)實現致密(mi)連接。

②適(shi)用于熱塑性材料(liao)，既可焊接塑料(liao)薄膜(mo)也可以焊接塑料(liao)厚板，連接速度快，一般在410s之間(jian)，接頭強度高。接頭附近可能存存應力。

③主要焊接型材等(deng)塑料件，需要具有一定面積的(de)加(jia)熱(re)工具，如電烙鐵(tie)、接有加(jia)熱(re)元件及控制的(de)鋼板、鋼管，需要適當(dang)夾(jia)具。

3，電阻植入焊

①將(jiang)導電(dian)的(de)(de)電(dian)阻材料(liao)(liao)放入焊(han)接界面(mian)中，施(shi)加焊(han)接壓力并對(dui)電(dian)阻材料(liao)(liao)通過電(dian)流，將(jiang)焊(han)接界面(mian)上的(de)(de)塑料(liao)(liao)熔(rong)化(hua)，熔(rong)化(hua)的(de)(de)塑料(liao)(liao)相互潤濕混(hun)臺擴(kuo)散，消除原(yuan)來的(de)(de)宏觀焊(han)接界面(mian)形成焊(han)縫，同時電(dian)陽材料(liao)(liao)被保存在(zai)最終的(de)(de)焊(han)縫中。

②電阻植入焊的設備簡單，容易操作(zuo)。需要(yao)一定功率(lv)的加熱電源和植入電阻材料。

③焊接接頭(tou)殘(can)留(liu)電阻絲與塑料不相(xiang)熔的材料，降低焊縫強度及耐腐蝕(shi)性。

4，激光焊

①激光(guang)(guang)焊是利(li)用(yong)材(cai)料(liao)在原(yuan)子(zi)(zi)水平上(shang)將激光(guang)(guang)的光(guang)(guang)子(zi)(zi)能(neng)(neng)轉(zhuan)化(hua)(hua)為熱能(neng)(neng)的原(yuan)理進行焊接的方(fang)法。激光(guang)(guang)光(guang)(guang)子(zi)(zi)能(neng)(neng)被(bei)塑(su)科中大(da)量的碳(tan)原(yuan)子(zi)(zi)亞(ya)接吸(xi)收，塑(su)料(liao)從表面開始熔化(hua)(hua)然后(hou)加(jia)壓冷(leng)卻形成焊縫。

②其焊(han)接速度快，焊(han)接裝置與塑料不接觸，可焊(han)接難以接近的(de)部(bu)位(wei)。

③激(ji)光焊(han)的設(she)備(bei)昂貴，而且還需相應(ying)夾(jia)具。對于(yu)裝配要(yao)非常(chang)嚴格，故沒有得(de)到廣泛應(ying)用。

④常用激光功(gong)率一般為50W/mm2，常用激光器：CO2激光器；YAG激光器；二極管(guan)激光器；2μ激光器。

5，超聲波焊

①超聲(sheng)波(bo)(bo)焊是超聲(sheng)波(bo)(bo)通過(guo)被連(lian)接件(jian)，壓接觸表(biao)面(mian)(mian)發生相互摩擦，產生的熱量將工件(jian)表(biao)面(mian)(mian)熔(rong)化(hua)。實現連(lian)接。

②適于熱塑性材(cai)料，接(jie)頭強度高(gao)，焊接(jie)速(su)度快、自動化(hua)掛度高(gao)、焊縫(feng)美觀(guan)。

③焊(han)件尺寸及形狀(zhuang)受到限制，應用面較(jiao)窄，需要超聲波焊(han)接沒備(bei)和相應夾具。

6，感應加熱焊

①感(gan)應加熱焊是利用電磁場對金屬插入(ru)件進行加熱，插入(ru)件附近(jin)的塑料被加熱軟化，冷(leng)卻(que)后(hou)形成接頭。

②加熱速度快母材(cai)受(shou)的影響較小。

③接頭中易產生內應力，耐(nai)蝕性(xing)變(bian)差，需要使用高頻發生器、加熱線圈、金屬插(cha)入件等。

④交變電磁場頻率一般為3~10MHz。

7，摩擦焊

①摩(mo)擦(ca)(ca)焊是利用連接表面相互摩(mo)擦(ca)(ca)生成的熱(re)量而實(shi)現連接的方法。

②摩(mo)擦焊包括(kuo)三類：旋轉摩(mo)擦焊、線性振動摩(mo)擦焊和攪拌(ban)摩(mo)擦焊。

④旋轉(zhuan)摩擦焊，被連接(jie)件以很高的速度旋轉(zhuan)，同時在軸向施(shi)加一定的壓兩個(ge)連接(jie)表(biao)面相(xiang)互摩擦，停止旋轉(zhuan)時，被連接(jie)件冷卻并形(xing)(xing)成焊縫。適合于連接(jie)硬塑性塑料，連接(jie)速很快，被連接(jie)件應接(jie)近圓柱形(xing)(xing)，需旋轉(zhuan)裝置才能施(shi)焊

⑤線性振(zhen)動(dong)(dong)焊(han)(han)摩(mo)擦(ca)焊(han)(han)，又稱振(zhen)動(dong)(dong)焊(han)(han)，采用(yong)0.5~5MPa的(de)焊(han)(han)接(jie)壓力(li)將塔接(jie)好的(de)焊(han)(han)件(jian)壓緊，然(ran)后一側(ce)的(de)焊(han)(han)件(jian)在(zai)夾具的(de)帶動(dong)(dong)下以1mm左右(you)的(de)振(zhen)幅，100~500Hz左右(you)的(de)頻率(lv)，在(zai)平(ping)行于焊(han)(han)接(jie)界(jie)面的(de)方向振(zhen)動(dong)(dong)，焊(han)(han)接(jie)界(jie)面在(zai)摩(mo)擦(ca)和粘性切(qie)應(ying)力(li)的(de)作用(yong)下溫度逐漸升(sheng)高(gao)到塑料的(de)熔(rong)點(dian)以上，熔(rong)融(rong)的(de)塑料被擠(ji)出(chu)，振(zhen)動(dong)(dong)停止，熔(rong)融(rong)的(de)焊(han)(han)縫在(zai)壓力(li)下凝固(gu)。可以焊(han)(han)接(jie)超聲波(bo)焊(han)(han)難以焊(han)(han)接(jie)的(de)大型塑料焊(han)(han)件(jian)；被焊(han)(han)件(jian)形狀受到限(xian)制；需要專用(yong)振(zhen)動(dong)(dong)焊(han)(han)接(jie)設備(bei)。

⑤攪(jiao)拌摩擦焊(han)(han)，是利用軸待摩擦產(chan)(chan)生(sheng)的(de)熱量使焊(han)(han)縫塑(su)料進(jin)入塑(su)性流動狀態，并利用攪(jiao)拌針攪(jiao)拌焊(han)(han)縫進(jin)入塑(su)性狀態的(de)材料，消除原來焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)界面并形(xing)成焊(han)(han)縫的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法(fa)。只能用于(yu)熱塑(su)性塑(su)料的(de)焊(han)(han)摟，主(zhu)要(yao)適(shi)用于(yu)大(da)型厚板，接(jie)(jie)(jie)變形(xing)量小，設(she)備原理簡單(dan)，可(ke)靠性相(xiang)對較(jiao)高，適(shi)于(yu)批量生(sheng)產(chan)(chan)以及(ji)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)精度(du)和外觀質量相(xiang)對較(jiao)低(di)場合(he)。需(xu)要(yao)專用設(she)備及(ji)復雜的(de)工(gong)裝(zhuang)夾(jia)具(ju)。

8，溶劑焊

①溶劑(ji)焊(han)是用溶劑(ji)軟化非結晶型的(de)熱塑性塑料(liao)，當溶劑(ji)完(wan)全耗盡、蒸(zheng)發時完(wan)成連接(jie)；它是通過(guo)被焊(han)塑料(liao)的(de)溶解而實現連接(jie)

②接頭中含有一定量的母材成分時強度(du)較高，溶劑(ji)應填滿連接區域的空隙。這(zhe)種方(fang)法不能用于PE、PP、氟塑料等。

③接頭強度可(ke)以達到母材的(de)強度，所需焊接設備簡(jian)易，操作十分簡(jian)單，成本低(di)。

④焊(han)接速度慢，需較(jiao)長時間蒸發，有(you)(you)些溶劑有(you)(you)毒性，對人體有(you)(you)害，注意防護。

⑤所(suo)用(yong)工(gong)具(ju)主(zhu)要有：注射針、擦(ca)試工(gong)具(ju)、浸(jin)泡用(yong)容(rong)器等(deng)；夾持工(gong)具(ju)、干燥裝(zhuang)置；溶劑回收裝(zhuang)置等(deng)。