【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(liao)(liao)(liao)(liao)是非金屬，是人造的有機材料(liao)(liao)(liao)(liao)，是一種或多種大分(fen)子(zi)量(liang)(liang)的聚(ju)合物(wu)為主(zhu)要成(cheng)分(fen)。塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)的直接產品是固態(tai)或液態(tai)的樹脂，其(qi)通常被加工(gong)成(cheng)粉狀(zhuang)(zhuang)、粒狀(zhuang)(zhuang)或糊狀(zhuang)(zhuang)等形成(cheng)的塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)母料(liao)(liao)(liao)(liao)，并在其(qi)中(zhong)摻入(ru)一定量(liang)(liang)的添加劑，然后再在較高溫度或壓力條件下被加工(gong)成(cheng)塑(su)(su)型(xing)材或塑(su)(su)料(liao)(liao)(liao)(liao)制(zhi)品。其(qi)持點是重量(liang)(liang)輕、比(bi)強(qiang)度高、耐蝕性好、成(cheng)形方(fang)便(bian)、成(cheng)本低、制(zhi)造周(zhou)期短等，大多數的塑(su)(su)科材料(liao)(liao)(liao)(liao)是可燃的，其(qi)膨脹系數大約是鋼的4倍。

根據塑(su)(su)(su)料(liao)化(hua)(hua)學成分、性(xing)態(tai)及溫度作(zuo)(zuo)用(yong)，其通(tong)常(chang)分為兩大類：熱塑(su)(su)(su)性(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)和(he)熱固(gu)性(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)，塑(su)(su)(su)料(liao)的焊(han)接(jie)(jie)其實(shi)就(jiu)是指(zhi)熱塑(su)(su)(su)性(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)的焊(han)接(jie)(jie)；熱塑(su)(su)(su)性(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)還可(ke)分為結(jie)(jie)晶(jing)(jing)型(xing)和(he)非(fei)結(jie)(jie)晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)兩類，由于塑(su)(su)(su)料(liao)結(jie)(jie)晶(jing)(jing)是不完全的，所以結(jie)(jie)晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)也常(chang)稱(cheng)作(zuo)(zuo)半晶(jing)(jing)態(tai)塑(su)(su)(su)料(liao)（如PE、PP、PA、POM等），而非(fei)結(jie)(jie)晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)也稱(cheng)作(zuo)(zuo)無定型(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)（如PVC、PS、PMMA、PC、ABS等），非(fei)結(jie)(jie)晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)通(tong)常(chang)要(yao)比結(jie)(jie)晶(jing)(jing)型(xing)塑(su)(su)(su)料(liao)容易焊(han)接(jie)(jie)。根據產量(liang)和(he)應用(yong)情(qing)況，塑(su)(su)(su)料(liao)又可(ke)分為：通(tong)用(yong)塑(su)(su)(su)料(liao)（指(zhi)產量(liang)高價挌低應用(yong)廣(guang)的塑(su)(su)(su)料(liao)）、工(gong)程塑(su)(su)(su)料(liao)（指(zhi)強(qiang)度、剛度、韌性(xing)均(jun)好(hao)且具有(you)耐高溫、耐化(hua)(hua)學腐蝕(shi)、耐輻射等性(xing)能）和(he)功(gong)能塑(su)(su)(su)料(liao)（能滿足(zu)特殊功(gong)能和(he)要(yao)求的塑(su)(su)(su)料(liao)）。總的來說塑(su)(su)(su)料(liao)焊(han)接(jie)(jie)難不大，本(ben)文主要(yao)講(jiang)述熱氣焊(han)。

二，塑料焊接

熱塑性(xing)塑料(liao)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接通(tong)常分五步(bu)(bu)進(jin)行(xing)：①表(biao)(biao)面制備，表(biao)(biao)面制備非常重要(yao)，因(yin)為大部分模壓(ya)成(cheng)形的(de)(de)(de)塑料(liao)制品其(qi)表(biao)(biao)面均有(you)一(yi)(yi)層脫模劑(ji)或污物，必(bi)須(xu)(xu)清(qing)理干凈，才能(neng)使焊(han)(han)(han)接順(shun)利(li)進(jin)行(xing)。②加熱，有(you)多種加熱方(fang)(fang)法，也(ye)是區分不同焊(han)(han)(han)接方(fang)(fang)法的(de)(de)(de)主要(yao)依(yi)據。③加壓(ya)，施加壓(ya)力的(de)(de)(de)方(fang)(fang)式有(you)：手工加壓(ya)、壓(ya)力機加壓(ya)、自動夾具加壓(ya)等。焊(han)(han)(han)接時(shi)通(tong)常同時(shi)進(jin)行(xing)壓(ya)花。④擴散或焊(han)(han)(han)接，液(ye)體與液(ye)體界面_經(jing)建立，擴散就(jiu)立即進(jin)；對(dui)于結晶(jing)或半結晶(jing)材料(liao)擴散幾(ji)乎是瞬(shun)時(shi)完成(cheng)的(de)(de)(de)；對(dui)于非結晶(jing)材料(liao)，如(ru)果加熱溫度(du)是稍高于熔點，則擴散時(shi)間會很長(chang)。⑤冷(leng)卻(que)，塑料(liao)焊(han)(han)(han)接最(zui)后一(yi)(yi)步(bu)(bu)是焊(han)(han)(han)件冷(leng)卻(que)和接頭凝固。在塑料(liao)焊(han)(han)(han)接接頭沒有(you)達到足夠支撐整(zheng)個(ge)焊(han)(han)(han)件的(de)(de)(de)強度(du)和剛度(du)之(zhi)前(qian)，必(bi)須(xu)(xu)一(yi)(yi)直維持焊(han)(han)(han)接壓(ya)力。

三，塑料焊接方法

1，熱氣焊

①熱(re)氣焊是(shi)利用(yong)焊槍噴出的(de)熱(re)空氣或氮氣對塑料焊件和塑料焊條(tiao)進行加熱(re)，使(shi)焊條(tiao)填充到連(lian)接部位(wei)后(hou)加熱(re)連(lian)接表面，冷卻后(hou)形成(cheng)接頭(tou)。

②熱(re)氣(qi)焊在(zai)各種塑(su)料焊接方法中，歷史最長，應(ying)用最廣(guang)，是“萬能焊”。

③焊接(jie)接(jie)頭強度高(gao)，特別(bie)適用于(yu)(yu)大型結構(gou)的連(lian)接(jie)。對(dui)于(yu)(yu)厚(hou)板塑料焊接(jie)需開坡(po)口，進行多(duo)層多(duo)道焊接(jie)，坡(po)口形式(shi)有(you)V型、X型等。

④焊接速度比較慢，需要焊槍、焊嘴(zui)、氣源、填充焊條(tiao)。其中焊條(tiao)的截(jie)面形(xing)(xing)狀(zhuang)有(you)多種多樣，常見是形(xing)(xing)狀(zhuang)有(you)圓形(xing)(xing)、矩形(xing)(xing)、繩(sheng)形(xing)(xing)、D形(xing)(xing)、B形(xing)(xing)等(deng)，直徑2~8mm。

⑤熱(re)氣焊通常溫(wen)度(du)為200~400℃，流速15~70L/min。典(dian)型(xing)塑料品種(zhong)熱(re)氣焊的溫(wen)度(du)范圍：PVC 210± ；PP 220±20；PMMA 250±10；PC 330±10；POM 230±10。具體(ti)準確溫(wen)度(du)要試焊測試后最(zui)終確定(ding)。

⑥熱氣擺動焊(han)，擺動熱氣噴口，分別(bie)對被焊(han)基體(ti)和焊(han)條加熱，焊(han)條在一定(ding)的手持頂緊力下熔化，進而焊(han)入焊(han)縫，逐(zhu)漸形成接頭，是最(zui)常(chang)用的手工焊(han)法(fa)。

⑦熱(re)氣嵌(qian)入焊(han)(han)，焊(han)(han)條先被(bei)引進(jin)焊(han)(han)槍頭部并被(bei)預(yu)熱(re)塑化(hua)，自然溶嵌(qian)進(jin)焊(han)(han)縫；通過焊(han)(han)槍頭的設計或(huo)其(qi)他專用工具，可(ke)以根據焊(han)(han)縫的形式，手功施(shi)加一定的焊(han)(han)接壓。

⑧熱(re)(re)氣搭(da)接(jie)(jie)焊(han)(han)，用熱(re)(re)氣對塑料的搭(da)接(jie)(jie)縫隙(xi)進行加熱(re)(re)，并用手(shou)壓或機械裝置對焊(han)(han)接(jie)(jie)區(qu)施加壓力，從而實現焊(han)(han)，熱(re)(re)氣搭(da)接(jie)(jie)焊(han)(han)一般不需(xu)要焊(han)(han)條(tiao)，自熔即可。

⑨熱氣擠(ji)塑焊(han)，可以(yi)用熱氣焊(han)方法進行焊(han)接的(de)塑科品種有：PVC、PE、PP、POM、PA、PS、ABS、PC等。

⑩熱(re)氣焊(han)(han)的(de)(de)(de)焊(han)(han)槍包括手焊(han)(han)槍和(he)快速焊(han)(han)槍，手焊(han)(han)槍內對焊(han)(han)接(jie)氣體的(de)(de)(de)加(jia)熱(re)裝置有電加(jia)熱(re)式(shi)和(he)火(huo)焰(yan)(yan)加(jia)熱(re)式(shi)兩種。焊(han)(han)接(jie)氣體在流經電加(jia)熱(re)的(de)(de)(de)管道或(huo)穿過火(huo)焰(yan)(yan)加(jia)熱(re)的(de)(de)(de)蛇形管時，被加(jia)熱(re)到所要(yao)求的(de)(de)(de)熱(re)氣溫度，然后由(you)噴口噴出，控制(zhi)焊(han)(han)槍的(de)(de)(de)進給和(he)位置即(ji)可進行焊(han)(han)接(jie)。焊(han)(han)接(jie)壓力一(yi)般通(tong)過焊(han)(han)條自身的(de)(de)(de)剛度或(huo)通(tong)過壓輪等方法，傳遞至焊(han)(han)接(jie)區。

改換(huan)噴(pen)(pen)(pen)嘴可以(yi)把手焊(han)(han)(han)(han)槍(qiang)裝配成塊速焊(han)(han)(han)(han)槍(qiang)，快(kuai)速焊(han)(han)(han)(han)槍(qiang)的噴(pen)(pen)(pen)頭內對熱氣作了分(fen)流，一(yi)部(bu)(bu)分(fen)熱氣被用(yong)來加熱基體(ti)材料，丶另一(yi)部(bu)(bu)分(fen)則用(yong)來預(yu)熱焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)，快(kuai)速焊(han)(han)(han)(han)槍(qiang)的噴(pen)(pen)(pen)頭通(tong)常具有與焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)形狀(zhuang)相(xiang)適應，以(yi)便能向焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)施加壓力(li)。快(kuai)速焊(han)(han)(han)(han)槍(qiang)一(yi)般由(you)機械(xie)操縱，焊(han)(han)(han)(han)接時焊(han)(han)(han)(han)槍(qiang)恒速前行(xing)，噴(pen)(pen)(pen)嘴壓力(li)保持不變。

其(qi)它(ta)塑料焊接方(fang)法的簡介：

2，熱工具焊

①熱工具(ju)焊(han)是利用高溫表加(jia)熱連接面，使之充(chong)分軟化，施加(jia)適當壓力(li)并夾緊，冷卻后實現致密(mi)連接。

②適(shi)用于熱塑(su)性(xing)材料，既可焊(han)(han)接塑(su)料薄(bo)膜(mo)也(ye)可以焊(han)(han)接塑(su)料厚板(ban)，連接速(su)度快，一般在410s之間，接頭強度高。接頭附近可能存存應力。

③主要(yao)焊接型(xing)材等塑料件，需要(yao)具(ju)有(you)一定面積的(de)加熱(re)工具(ju)，如電烙鐵、接有(you)加熱(re)元(yuan)件及控制的(de)鋼(gang)板(ban)、鋼(gang)管，需要(yao)適當夾具(ju)。

3，電阻植入焊

①將導電(dian)的電(dian)阻材(cai)料(liao)(liao)放入焊接(jie)界(jie)面(mian)中(zhong)，施加焊接(jie)壓力并對(dui)電(dian)阻材(cai)料(liao)(liao)通過電(dian)流，將焊接(jie)界(jie)面(mian)上的塑料(liao)(liao)熔(rong)化(hua)，熔(rong)化(hua)的塑料(liao)(liao)相(xiang)互潤濕混(hun)臺擴散(san)，消(xiao)除原來的宏觀焊接(jie)界(jie)面(mian)形成焊縫(feng)，同時電(dian)陽材(cai)料(liao)(liao)被保存在(zai)最終的焊縫(feng)中(zhong)。

②電阻(zu)植(zhi)(zhi)入(ru)焊的設備(bei)簡單(dan)，容(rong)易操作。需要一定功率的加熱電源和(he)植(zhi)(zhi)入(ru)電阻(zu)材料(liao)。

③焊接接頭殘留電阻絲與塑(su)料(liao)不相熔(rong)的材料(liao)，降低焊縫強度(du)及耐腐蝕性。

4，激光焊

①激(ji)(ji)光(guang)焊(han)(han)是利用材料在(zai)原子水平(ping)上將激(ji)(ji)光(guang)的(de)光(guang)子能轉化為(wei)熱能的(de)原理進行焊(han)(han)接的(de)方法。激(ji)(ji)光(guang)光(guang)子能被塑(su)科中大量的(de)碳原子亞接吸收，塑(su)料從表面開始(shi)熔化然后加壓冷卻形(xing)成焊(han)(han)縫。

②其焊(han)接(jie)速度(du)快(kuai)，焊(han)接(jie)裝置與塑料不(bu)接(jie)觸(chu)，可焊(han)接(jie)難以接(jie)近的部位。

③激光焊(han)的設備昂貴，而且還需相應夾具(ju)。對于裝配要非常(chang)嚴格，故沒有得到(dao)廣泛(fan)應用。

④常用激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)功(gong)率一般(ban)為50W/mm2，常用激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)：CO2激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)；YAG激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)；二極管(guan)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)；2μ激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)。

5，超聲波焊

①超(chao)聲波(bo)焊是(shi)超(chao)聲波(bo)通過被連接件(jian)，壓接觸表面發生(sheng)相互摩擦，產生(sheng)的熱量將工件(jian)表面熔化。實(shi)現連接。

②適(shi)于熱塑(su)性材(cai)料，接頭(tou)強(qiang)度(du)高，焊接速度(du)快、自動(dong)化(hua)掛(gua)度(du)高、焊縫(feng)美(mei)觀。

③焊件尺寸及(ji)形狀受到限制，應用面較窄，需要超聲波焊接沒(mei)備和相應夾具。

6，感應加熱焊

①感應加熱(re)(re)焊是(shi)利用電磁場對金(jin)屬插入(ru)件進行加熱(re)(re)，插入(ru)件附近的塑料被加熱(re)(re)軟化，冷卻后形成(cheng)接頭。

②加熱速(su)度(du)快(kuai)母材受的影響較(jiao)小。

③接頭(tou)中易(yi)產生內應力，耐蝕性變差，需要使用高頻(pin)發生器(qi)、加熱線圈、金屬插入(ru)件等(deng)。

④交(jiao)變(bian)電磁場頻率一般(ban)為3~10MHz。

7，摩擦焊

①摩(mo)擦焊是(shi)利用連(lian)接表面(mian)相互摩(mo)擦生成的熱(re)量而實現連(lian)接的方(fang)法。

②摩(mo)(mo)擦(ca)焊包括三類：旋(xuan)轉(zhuan)摩(mo)(mo)擦(ca)焊、線性振動(dong)摩(mo)(mo)擦(ca)焊和攪拌摩(mo)(mo)擦(ca)焊。

④旋(xuan)轉(zhuan)摩擦(ca)焊(han)，被連(lian)接件(jian)以很高的(de)速度旋(xuan)轉(zhuan)，同時(shi)在(zai)軸(zhou)向施(shi)加一(yi)定的(de)壓兩個(ge)連(lian)接表面相互摩擦(ca)，停止旋(xuan)轉(zhuan)時(shi)，被連(lian)接件(jian)冷卻并形(xing)成(cheng)焊(han)縫。適合于連(lian)接硬塑性塑料(liao)，連(lian)接速很快，被連(lian)接件(jian)應(ying)接近圓(yuan)柱(zhu)形(xing)，需旋(xuan)轉(zhuan)裝置才能施(shi)焊(han)

⑤線性振動(dong)焊(han)(han)摩擦焊(han)(han)，又(you)稱(cheng)振動(dong)焊(han)(han)，采用0.5~5MPa的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)壓(ya)力將塔(ta)接(jie)(jie)好的(de)(de)焊(han)(han)件壓(ya)緊，然后一側(ce)的(de)(de)焊(han)(han)件在(zai)(zai)夾具的(de)(de)帶動(dong)下以(yi)1mm左右的(de)(de)振幅(fu)，100~500Hz左右的(de)(de)頻率，在(zai)(zai)平行(xing)于焊(han)(han)接(jie)(jie)界面的(de)(de)方(fang)向振動(dong)，焊(han)(han)接(jie)(jie)界面在(zai)(zai)摩擦和(he)粘性切應力的(de)(de)作用下溫度逐漸升高(gao)到(dao)塑料的(de)(de)熔點以(yi)上，熔融的(de)(de)塑料被擠出，振動(dong)停止，熔融的(de)(de)焊(han)(han)縫在(zai)(zai)壓(ya)力下凝固。可(ke)以(yi)焊(han)(han)接(jie)(jie)超聲波焊(han)(han)難以(yi)焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)大(da)型塑料焊(han)(han)件；被焊(han)(han)件形(xing)狀受到(dao)限制；需(xu)要(yao)專用振動(dong)焊(han)(han)接(jie)(jie)設備(bei)。

⑤攪(jiao)拌(ban)摩(mo)擦焊(han)，是利用(yong)軸待(dai)摩(mo)擦產(chan)生的(de)(de)熱量使焊(han)縫(feng)(feng)塑料(liao)進(jin)入塑性流動(dong)狀(zhuang)(zhuang)態，并利用(yong)攪(jiao)拌(ban)針攪(jiao)拌(ban)焊(han)縫(feng)(feng)進(jin)入塑性狀(zhuang)(zhuang)態的(de)(de)材料(liao)，消除原(yuan)來(lai)焊(han)接界面并形(xing)(xing)成焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)焊(han)接方法。只能(neng)用(yong)于(yu)(yu)熱塑性塑料(liao)的(de)(de)焊(han)摟，主要適用(yong)于(yu)(yu)大型厚(hou)板(ban)，接變形(xing)(xing)量小，設備原(yuan)理簡(jian)單，可靠性相(xiang)對較高，適于(yu)(yu)批量生產(chan)以及焊(han)接精度和(he)外觀(guan)質量相(xiang)對較低(di)場合。需(xu)要專(zhuan)用(yong)設備及復(fu)雜的(de)(de)工裝夾具。

8，溶劑焊

①溶(rong)劑(ji)焊(han)(han)是用溶(rong)劑(ji)軟化非(fei)結晶型(xing)的熱塑(su)性塑(su)料(liao)，當溶(rong)劑(ji)完全(quan)耗盡、蒸發時完成(cheng)連接；它是通過(guo)被焊(han)(han)塑(su)料(liao)的溶(rong)解而實現連接

②接頭中含有一定量的(de)母材成分時強(qiang)度較高，溶(rong)劑(ji)應填滿連接區(qu)域的(de)空隙。這種方法(fa)不能用于PE、PP、氟塑料(liao)等。

③接(jie)頭強度可以達到母材(cai)的強度，所(suo)需(xu)焊(han)接(jie)設備簡(jian)(jian)易，操作十分(fen)簡(jian)(jian)單(dan)，成本低。

④焊接速(su)度慢，需較長時間(jian)蒸發，有(you)(you)些溶劑有(you)(you)毒性，對人體有(you)(you)害(hai)，注意防護。

⑤所用工具主要有：注射針、擦試工具、浸泡用容(rong)器等；夾持工具、干(gan)燥裝置(zhi)；溶劑回收裝置(zhi)等。