【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)(su)料是(shi)非金屬，是(shi)人造的(de)有機材料，是(shi)一種(zhong)或多種(zhong)大分子量(liang)的(de)聚合物為主要成(cheng)(cheng)分。塑(su)(su)料的(de)直接產品是(shi)固態或液態的(de)樹脂，其(qi)(qi)通常被加(jia)工成(cheng)(cheng)粉狀(zhuang)、粒(li)狀(zhuang)或糊狀(zhuang)等形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)塑(su)(su)料母料，并在(zai)其(qi)(qi)中(zhong)摻入一定量(liang)的(de)添加(jia)劑，然后再(zai)在(zai)較高(gao)溫(wen)度或壓(ya)力條件(jian)下被加(jia)工成(cheng)(cheng)塑(su)(su)型(xing)材或塑(su)(su)料制品。其(qi)(qi)持點是(shi)重量(liang)輕(qing)、比強度高(gao)、耐蝕性好、成(cheng)(cheng)形(xing)(xing)方(fang)便(bian)、成(cheng)(cheng)本低、制造周期(qi)短等，大多數的(de)塑(su)(su)科材料是(shi)可燃的(de)，其(qi)(qi)膨脹系(xi)數大約是(shi)鋼的(de)4倍。

根據(ju)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)化學(xue)(xue)成分(fen)(fen)、性(xing)(xing)態及溫(wen)度作用(yong)，其通常(chang)分(fen)(fen)為兩(liang)大類：熱塑(su)(su)(su)(su)(su)性(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)和熱固(gu)性(xing)(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)(de)焊(han)(han)接其實(shi)就是指(zhi)熱塑(su)(su)(su)(su)(su)性(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)焊(han)(han)接；熱塑(su)(su)(su)(su)(su)性(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)還可分(fen)(fen)為結(jie)(jie)(jie)晶(jing)型(xing)(xing)和非結(jie)(jie)(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)兩(liang)類，由于塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)結(jie)(jie)(jie)晶(jing)是不(bu)完全的(de)(de)，所以結(jie)(jie)(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)也常(chang)稱作半(ban)晶(jing)態塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（如PE、PP、PA、POM等），而非結(jie)(jie)(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)也稱作無定型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（如PVC、PS、PMMA、PC、ABS等），非結(jie)(jie)(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)通常(chang)要(yao)比結(jie)(jie)(jie)晶(jing)型(xing)(xing)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)容易焊(han)(han)接。根據(ju)產量和應(ying)用(yong)情況，塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)又(you)可分(fen)(fen)為：通用(yong)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（指(zhi)產量高價挌低應(ying)用(yong)廣的(de)(de)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)）、工程塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（指(zhi)強(qiang)度、剛度、韌(ren)性(xing)(xing)均好且(qie)具有耐高溫(wen)、耐化學(xue)(xue)腐蝕(shi)、耐輻射等性(xing)(xing)能）和功能塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)（能滿足特殊(shu)功能和要(yao)求的(de)(de)塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)）。總的(de)(de)來說塑(su)(su)(su)(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)焊(han)(han)接難不(bu)大，本文主要(yao)講述熱氣焊(han)(han)。

二，塑料焊接

熱(re)塑(su)性(xing)塑(su)料(liao)(liao)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)通常分(fen)五步(bu)進(jin)(jin)行：①表(biao)面(mian)制備，表(biao)面(mian)制備非常重要，因(yin)為大(da)部分(fen)模(mo)壓成形的(de)塑(su)料(liao)(liao)制品其表(biao)面(mian)均有一(yi)層脫模(mo)劑或(huo)污物(wu)，必須(xu)清理(li)干凈，才能使焊(han)接(jie)(jie)(jie)順(shun)利進(jin)(jin)行。②加(jia)熱(re)，有多(duo)種加(jia)熱(re)方法，也是區分(fen)不同(tong)焊(han)接(jie)(jie)(jie)方法的(de)主要依據。③加(jia)壓，施加(jia)壓力的(de)方式有：手工加(jia)壓、壓力機加(jia)壓、自動(dong)夾具加(jia)壓等。焊(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)通常同(tong)時(shi)(shi)進(jin)(jin)行壓花。④擴(kuo)散(san)或(huo)焊(han)接(jie)(jie)(jie)，液體(ti)與液體(ti)界面(mian)_經(jing)建立，擴(kuo)散(san)就立即進(jin)(jin)；對(dui)于結晶(jing)(jing)或(huo)半結晶(jing)(jing)材料(liao)(liao)擴(kuo)散(san)幾(ji)乎是瞬時(shi)(shi)完成的(de)；對(dui)于非結晶(jing)(jing)材料(liao)(liao)，如(ru)果加(jia)熱(re)溫度是稍高(gao)于熔點，則(ze)擴(kuo)散(san)時(shi)(shi)間會很長(chang)。⑤冷卻，塑(su)料(liao)(liao)焊(han)接(jie)(jie)(jie)最后一(yi)步(bu)是焊(han)件(jian)冷卻和接(jie)(jie)(jie)頭凝(ning)固。在塑(su)料(liao)(liao)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭沒有達到足夠支撐整個(ge)焊(han)件(jian)的(de)強度和剛(gang)度之前，必須(xu)一(yi)直維(wei)持焊(han)接(jie)(jie)(jie)壓力。

三，塑料焊接方法

1，熱氣焊

①熱(re)氣(qi)焊(han)(han)是利用焊(han)(han)槍噴(pen)出的熱(re)空氣(qi)或氮氣(qi)對塑料(liao)焊(han)(han)件(jian)和塑料(liao)焊(han)(han)條進行加(jia)熱(re)，使焊(han)(han)條填充(chong)到(dao)連(lian)接部(bu)位后加(jia)熱(re)連(lian)接表(biao)面(mian)，冷(leng)卻(que)后形(xing)成接頭。

②熱氣焊在各種塑料焊接方法中，歷史最長，應(ying)用最廣，是“萬(wan)能焊”。

③焊接(jie)接(jie)頭強度高，特別(bie)適用于大型(xing)(xing)結構的連接(jie)。對于厚板塑料(liao)焊接(jie)需(xu)開坡(po)口，進行多層多道焊接(jie)，坡(po)口形式有(you)V型(xing)(xing)、X型(xing)(xing)等。

④焊接速度比較慢，需要焊槍、焊(han)嘴、氣(qi)源、填充焊(han)條。其中焊(han)條的截面形(xing)狀有多(duo)種多(duo)樣，常見是形(xing)狀有圓形(xing)、矩形(xing)、繩形(xing)、D形(xing)、B形(xing)等，直(zhi)徑2~8mm。

⑤熱氣焊(han)通常(chang)溫度為200~400℃，流速15~70L/min。典型塑(su)料品種(zhong)熱氣焊(han)的溫度范圍：PVC 210± ；PP 220±20；PMMA 250±10；PC 330±10；POM 230±10。具體準確溫度要試焊(han)測試后最(zui)終確定。

⑥熱(re)氣擺(bai)動焊(han)，擺(bai)動熱(re)氣噴口，分(fen)別對被焊(han)基體(ti)和(he)焊(han)條(tiao)加熱(re)，焊(han)條(tiao)在一定的手持頂(ding)緊力下熔(rong)化，進而焊(han)入焊(han)縫，逐漸形成接頭，是最常(chang)用的手工焊(han)法。

⑦熱氣(qi)嵌(qian)入焊(han)(han)，焊(han)(han)條先被(bei)引進焊(han)(han)槍頭部并被(bei)預(yu)熱塑(su)化，自(zi)然溶嵌(qian)進焊(han)(han)縫；通過焊(han)(han)槍頭的設計或其他(ta)專(zhuan)用工(gong)具，可以(yi)根據焊(han)(han)縫的形(xing)式(shi)，手功(gong)施加一定的焊(han)(han)接(jie)壓。

⑧熱(re)氣(qi)搭(da)接(jie)焊(han)(han)，用熱(re)氣(qi)對(dui)塑料(liao)的搭(da)接(jie)縫(feng)隙進行加(jia)(jia)熱(re)，并用手(shou)壓(ya)或機械(xie)裝置對(dui)焊(han)(han)接(jie)區施加(jia)(jia)壓(ya)力，從而實現焊(han)(han)，熱(re)氣(qi)搭(da)接(jie)焊(han)(han)一般(ban)不需要焊(han)(han)條，自熔即(ji)可。

⑨熱氣擠塑焊，可以用熱氣焊方法進(jin)行焊接的塑科品(pin)種有：PVC、PE、PP、POM、PA、PS、ABS、PC等。

⑩熱氣(qi)焊(han)的(de)焊(han)槍包(bao)括手焊(han)槍和快速焊(han)槍，手焊(han)槍內對焊(han)接(jie)氣(qi)體的(de)加熱裝置(zhi)有電加熱式和火焰加熱式兩種。焊(han)接(jie)氣(qi)體在流經電加熱的(de)管道或(huo)(huo)穿過(guo)火焰加熱的(de)蛇形管時(shi)，被加熱到所要求的(de)熱氣(qi)溫度，然后由噴口噴出，控(kong)制焊(han)槍的(de)進給和位(wei)置(zhi)即可進行(xing)焊(han)接(jie)。焊(han)接(jie)壓力一般通過(guo)焊(han)條自身的(de)剛度或(huo)(huo)通過(guo)壓輪等方法，傳遞(di)至(zhi)焊(han)接(jie)區。

改換(huan)噴(pen)嘴可以把(ba)手焊(han)(han)槍裝配(pei)成塊速(su)(su)(su)焊(han)(han)槍，快(kuai)速(su)(su)(su)焊(han)(han)槍的(de)噴(pen)頭內對熱(re)氣作了分(fen)(fen)流，一部分(fen)(fen)熱(re)氣被用(yong)來加熱(re)基體(ti)材料，丶另(ling)一部分(fen)(fen)則用(yong)來預(yu)熱(re)焊(han)(han)條，快(kuai)速(su)(su)(su)焊(han)(han)槍的(de)噴(pen)頭通常具有與焊(han)(han)縫(feng)形(xing)狀(zhuang)相(xiang)適(shi)應，以便能(neng)向焊(han)(han)縫(feng)施(shi)加壓(ya)力。快(kuai)速(su)(su)(su)焊(han)(han)槍一般由(you)機械操(cao)縱，焊(han)(han)接時(shi)焊(han)(han)槍恒速(su)(su)(su)前行，噴(pen)嘴壓(ya)力保持(chi)不變。

其它塑(su)料焊接方法的簡介：

2，熱工具焊

①熱工具焊是(shi)利用高溫(wen)表(biao)加熱連(lian)接面，使之充(chong)分軟(ruan)化，施加適當(dang)壓力并夾緊，冷卻后實(shi)現致密連(lian)接。

②適用于熱塑(su)性材料(liao)，既可焊接(jie)(jie)塑(su)料(liao)薄膜(mo)也可以焊接(jie)(jie)塑(su)料(liao)厚(hou)板，連接(jie)(jie)速度快，一般在410s之(zhi)間，接(jie)(jie)頭(tou)強(qiang)度高(gao)。接(jie)(jie)頭(tou)附近可能存存應(ying)力。

③主要焊接型材等(deng)塑料(liao)件(jian)，需要具有一定面(mian)積的加(jia)熱(re)(re)工具，如電烙鐵、接有加(jia)熱(re)(re)元件(jian)及控制的鋼板、鋼管，需要適當夾具。

3，電阻植入焊

①將(jiang)導(dao)電(dian)的(de)(de)電(dian)阻材(cai)料放入焊(han)接(jie)(jie)界(jie)面(mian)中(zhong)，施加(jia)焊(han)接(jie)(jie)壓力并對(dui)電(dian)阻材(cai)料通過電(dian)流，將(jiang)焊(han)接(jie)(jie)界(jie)面(mian)上的(de)(de)塑(su)料熔(rong)化(hua)，熔(rong)化(hua)的(de)(de)塑(su)料相互潤濕混臺擴散(san)，消除(chu)原來的(de)(de)宏觀焊(han)接(jie)(jie)界(jie)面(mian)形成焊(han)縫(feng)，同時(shi)電(dian)陽材(cai)料被保(bao)存在最(zui)終的(de)(de)焊(han)縫(feng)中(zhong)。

②電阻(zu)植入焊的設備(bei)簡單，容易操(cao)作(zuo)。需(xu)要一定(ding)功(gong)率的加熱電源和植入電阻(zu)材(cai)料(liao)。

③焊接接頭(tou)殘留電阻(zu)絲與塑(su)料(liao)不相(xiang)熔(rong)的(de)材(cai)料(liao)，降(jiang)低焊縫強度及耐腐蝕性。

4，激光焊

①激光(guang)焊是(shi)利用材料在(zai)原(yuan)(yuan)子水平(ping)上將激光(guang)的光(guang)子能轉(zhuan)化(hua)為熱(re)能的原(yuan)(yuan)理進行焊接的方法。激光(guang)光(guang)子能被塑(su)(su)科中大(da)量的碳(tan)原(yuan)(yuan)子亞(ya)接吸收，塑(su)(su)料從表(biao)面開始(shi)熔(rong)化(hua)然后加壓冷卻形成焊縫。

②其(qi)焊(han)接(jie)速度快(kuai)，焊(han)接(jie)裝置與(yu)塑料(liao)不接(jie)觸，可焊(han)接(jie)難(nan)以接(jie)近的部位。

③激(ji)光焊的設備昂(ang)貴，而且還(huan)需相應夾具。對(dui)于裝配要非常(chang)嚴格，故沒有得到廣(guang)泛應用。

④常用(yong)激光(guang)功率一般為(wei)50W/mm2，常用(yong)激光(guang)器：CO2激光(guang)器；YAG激光(guang)器；二(er)極管激光(guang)器；2μ激光(guang)器。

5，超聲波焊

①超(chao)聲波焊是超(chao)聲波通過被(bei)連接件，壓(ya)接觸表(biao)面發生相(xiang)互摩擦，產生的熱(re)量將工件表(biao)面熔化。實現(xian)連接。

②適于熱塑性(xing)材(cai)料，接頭強度(du)高(gao)，焊接速度(du)快、自(zi)動(dong)化掛度(du)高(gao)、焊縫美觀。

③焊(han)件尺寸(cun)及形狀受到(dao)限制，應用(yong)面較窄，需要(yao)超聲波焊(han)接(jie)沒備和相應夾具。

6，感應加熱焊

①感應(ying)加熱(re)焊(han)是利(li)用電磁場對金屬插(cha)入件進行加熱(re)，插(cha)入件附近的塑(su)料被加熱(re)軟(ruan)化，冷(leng)卻(que)后形成接頭。

②加熱速(su)度快母(mu)材受的影(ying)響較(jiao)小。

③接頭中易(yi)產生內(nei)應(ying)力，耐蝕性變(bian)差，需要(yao)使用高(gao)頻發生器、加熱線(xian)圈、金屬插入件等。

④交變電磁場頻(pin)率(lv)一般(ban)為3~10MHz。

7，摩擦焊

①摩擦(ca)焊是(shi)利用連接(jie)表(biao)面相互(hu)摩擦(ca)生成(cheng)的熱量而實現連接(jie)的方法。

②摩(mo)(mo)擦(ca)焊包(bao)括三類：旋轉摩(mo)(mo)擦(ca)焊、線性振(zhen)動摩(mo)(mo)擦(ca)焊和(he)攪拌摩(mo)(mo)擦(ca)焊。

④旋轉摩擦焊(han)，被(bei)連(lian)(lian)接(jie)件以很高的速度旋轉，同時(shi)在(zai)軸向(xiang)施(shi)加(jia)一定的壓兩個連(lian)(lian)接(jie)表面相互摩擦，停止旋轉時(shi)，被(bei)連(lian)(lian)接(jie)件冷卻并形成焊(han)縫(feng)。適合于連(lian)(lian)接(jie)硬塑性(xing)塑料，連(lian)(lian)接(jie)速很快，被(bei)連(lian)(lian)接(jie)件應接(jie)近(jin)圓柱形，需旋轉裝置才能施(shi)焊(han)

⑤線(xian)性(xing)振(zhen)動焊(han)(han)(han)(han)摩擦(ca)(ca)焊(han)(han)(han)(han)，又稱(cheng)振(zhen)動焊(han)(han)(han)(han)，采用(yong)0.5~5MPa的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接壓力將塔(ta)接好(hao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)件(jian)壓緊，然(ran)后(hou)一側的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)件(jian)在(zai)夾具的(de)(de)帶動下(xia)(xia)以(yi)1mm左(zuo)右的(de)(de)振(zhen)幅，100~500Hz左(zuo)右的(de)(de)頻率，在(zai)平行于(yu)焊(han)(han)(han)(han)接界面的(de)(de)方向振(zhen)動，焊(han)(han)(han)(han)接界面在(zai)摩擦(ca)(ca)和粘性(xing)切(qie)應(ying)力的(de)(de)作用(yong)下(xia)(xia)溫度逐(zhu)漸升高到(dao)塑料的(de)(de)熔(rong)點以(yi)上，熔(rong)融的(de)(de)塑料被擠出，振(zhen)動停止，熔(rong)融的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫在(zai)壓力下(xia)(xia)凝固。可以(yi)焊(han)(han)(han)(han)接超聲(sheng)波(bo)焊(han)(han)(han)(han)難以(yi)焊(han)(han)(han)(han)接的(de)(de)大型塑料焊(han)(han)(han)(han)件(jian)；被焊(han)(han)(han)(han)件(jian)形(xing)狀(zhuang)受到(dao)限(xian)制；需要專用(yong)振(zhen)動焊(han)(han)(han)(han)接設備。

⑤攪(jiao)拌(ban)摩(mo)擦焊(han)(han)(han)，是(shi)利(li)(li)用軸待摩(mo)擦產(chan)生的(de)(de)熱量(liang)使焊(han)(han)(han)縫塑(su)(su)(su)料(liao)進入塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)流動狀態(tai)，并利(li)(li)用攪(jiao)拌(ban)針攪(jiao)拌(ban)焊(han)(han)(han)縫進入塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)狀態(tai)的(de)(de)材料(liao)，消除原(yuan)來焊(han)(han)(han)接界面并形成焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)焊(han)(han)(han)接方法。只能用于熱塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)摟，主(zhu)要適用于大型厚板(ban)，接變形量(liang)小，設備(bei)原(yuan)理簡單，可靠性(xing)(xing)相對(dui)較高(gao)，適于批量(liang)生產(chan)以及焊(han)(han)(han)接精度和外觀(guan)質(zhi)量(liang)相對(dui)較低(di)場合。需要專(zhuan)用設備(bei)及復(fu)雜(za)的(de)(de)工裝(zhuang)夾具。

8，溶劑焊

①溶劑焊(han)是用溶劑軟化非(fei)結晶型(xing)的熱塑(su)性塑(su)料(liao)，當溶劑完全耗盡、蒸發時完成連(lian)接；它是通(tong)過被焊(han)塑(su)料(liao)的溶解(jie)而實(shi)現連(lian)接

②接(jie)頭(tou)中含有一定量的(de)母(mu)材(cai)成分時強度較高，溶劑(ji)應填滿連接(jie)區域的(de)空隙。這(zhe)種方(fang)法(fa)不能用于PE、PP、氟塑料等。

③接(jie)頭強度可以(yi)達到(dao)母材(cai)的強度，所需(xu)焊接(jie)設(she)備簡易，操(cao)作十(shi)分(fen)簡單，成本低。

④焊接(jie)速度慢，需較長時(shi)間蒸發，有些溶(rong)劑有毒性，對人體有害(hai)，注意防護(hu)。

⑤所(suo)用(yong)工具主要有：注射針(zhen)、擦試工具、浸(jin)泡用(yong)容器等(deng)；夾(jia)持工具、干燥裝置(zhi)；溶劑回收裝置(zhi)等(deng)。