塑料焊接技术的概况及工艺要求

一，简述

塑胶是非金属，是人造的有机金属材料，是一种或多种不同大分子量的聚合物为主要就成分。塑胶的直接产品是固态或液态的树脂，其一般来说被研磨成粉末状、块状或加盐等逐步形成的塑胶母料，并在其中参杂一定量的添加剂，然后再在较高环境温度或阻力条件下被研磨成塑铝型材或塑胶制品。其持点是体积小、比气压高、抗腐蚀好、成型方便、成本低、制造周期长等，大多数的塑科金属材料是易燃的，其电阻率大约是钢的4倍。

根据塑胶化学成分、Pontacq及环境温度作用，其一般来说分成两大类：改性塑胶和热塑性塑胶，塑胶的冲压其实即是改性塑胶的冲压；改性塑胶还可分成沉淀型和非沉淀型塑胶两类，由于塑胶沉淀是不完全的，所以沉淀型塑胶也常称之为半ICl塑胶（如PE、PP、PA、POM等），而非沉淀型塑胶也称之为无定型塑胶（如PVC、PS、PMMA、PC、ABS等），非沉淀型塑胶一般来说要比沉淀型塑胶容易冲压。根据出口量和应用领域情况，塑胶又可分成：通用塑胶（指出口量高价挌低应用领域广的塑胶）、工程塑胶（指气压、减震、韧性均好且具有耐热、耐光腐蚀、耐辐射等性能）和机能塑胶（能满足特殊机能和要求的塑胶）。总的来说塑胶冲压难不大，本文主要就讲述热spinning。

二，塑胶冲压

改性塑胶的冲压一般来说分三步展开：①表层制取，表层制取非常重要，因为大部分极细成型的塑胶制品其表层均有一层弹性体或污垢，要清理干净，才能使冲压顺利展开。②加热，有多种不同加热方式，也是区分不同冲压方式的主要就依据。③加热系统，施加热系统力的方式有：纯手工加热系统、钢丝加热系统、自动机械加工加热系统等。冲压时一般来说同时展开棕褐。④蔓延或冲压，固体与固体界面_经建立，蔓延就立即进；对沉淀或半沉淀金属材料蔓延几乎是瞬时完成的；对非沉淀金属材料，如果加热环境温度是略高于熔点，则蔓延时间会很长。⑤加热，塑胶冲压最后一步是焊件加热和接点凝固。在塑胶冲压接点没有达到足够支撑整个焊件的气压和减震之前，要一直维持冲压阻力。

三，塑胶冲压方式

1，热spinning

①热spinning是利用乌兹县喷出的水气或氢气对塑胶焊件和塑胶铜焊展开加热，使铜焊充填到相连部位后加热相连表层，加热后逐步形成接点。

②热spinning在各种塑胶冲压方式中，历史最长，应用领域最广，是万能焊。

③冲压接点气压高，特别适用于大型结构的相连。对雷氏塑胶冲压金沟线坡口，展开多层展毛冲压，坡口形式有V型、X型等。

④冲压速度很慢，需要乌兹县、焊嘴、供气、充填铜焊。其中铜焊的截面花纹有多种不同多样，常见是花纹有圆形、正方形、绳形、D形、B形等，直径2~8mm。

⑤热spinning一般来说环境温度为200~400℃，流速15~70L/min。典型塑胶品种热spinning的环境温度范围：PVC 210± ；PP 220±20；PMMA 250±10；PC 330±10；POM 230±10。具体准确环境温度要试焊测试后最终确定。

⑥水气转动焊，转动水气气室，分别对被焊碳纳米管和铜焊加热，铜焊在一定的手持顶紧力下熔融，进而焊入沟槽，逐渐逐步形成接点，是最常用的纯手工焊法。

⑦水气嵌入焊，铜焊先被引进乌兹县头部并被预热塑化，自然溶嵌进沟槽；通过乌兹县头的设计或其他专用工具，可以根据沟槽的形式，手功施加一定的冲压压。

⑧水气搭接焊，用水气对塑胶的搭接缝隙展开加热，并用手压或机械装置对冲压区施加热系统力，从而实现焊，水气搭接焊一般不需要铜焊，自熔即可。

⑨水气挤塑焊，可以用热spinning方式展开冲压的塑科品种有：PVC、PE、PP、POM、PA、PS、ABS、PC等。

⑩热spinning的乌兹县包括手乌兹县和快速乌兹县，手乌兹县内对冲压气体的加热装置有电加热式和火焰加热式两种。冲压气体在流经电加热的管道或穿过火焰加热的蛇形管时，被加热到所要求的水气环境温度，然后由气室喷出，控制乌兹县的进给和位置即可展开冲压。冲压阻力一般通过铜焊自身的减震或通过压轮等方式，传递至冲压区。

改换喷嘴可以把手乌兹县装配成块速乌兹县，快速乌兹县的喷头内对水气作了分流，一部分水气被用来加热碳纳米管金属材料，丶另一部分则用来预热铜焊，快速乌兹县的喷头一般来说具有与沟槽花纹相适应，以便能向沟槽施加热系统力。快速乌兹县一般由机械操纵，冲压时乌兹县恒速前行，喷嘴阻力保持不变。

其它塑胶冲压方式的简介：

2，热工具焊

①热工具焊是利用高温表加热相连面，使之充分软化，施加适当阻力并夹紧，加热后实现致密相连。

②适用于改性金属材料，既可冲压塑胶薄膜也可以冲压塑胶雷氏，相连速度快，一般在410s之间，接点气压高。接点附近可能存存应力。

③主要就冲压铝型材等塑胶件，需要具有一定面积的加热工具，如电烙铁、接有加热元件及控制的钢板、钢管，需要适当机械加工。

3，电阻植入焊

①将导电的电阻金属材料放入冲压界面中，施加冲压阻力并对电阻金属材料通过电流，将冲压界面上的塑胶熔融，熔融的塑胶相互润湿混台蔓延，消除原来的宏观冲压界面逐步形成沟槽，同时电阳金属材料被保存在最终的沟槽中。

②电阻植入焊的设备简单，容易操作。需要一定功率的加热电源和植入电阻金属材料。

③冲压接点残留电阻丝与塑胶不相熔的金属材料，降低沟槽气压及耐腐蚀性。

4，激光焊

①激光焊是利用金属材料在原子水平上将激光的光子能转化为热能的原理展开冲压的方式。激光光子能被塑科中大量的碳原子亚接吸收，塑胶从表层开始熔融然后加热系统加热逐步形成沟槽。

②其冲压速度快，冲压装置与塑胶不接触，可冲压难以接近的部位。

③激光焊的设备昂贵，而且还需相应机械加工。对装配要非常严格，故没有得到广泛应用领域。

④常用激光功率一般为50W/mm²，常用激光器：CO2激光器；YAG激光器；二极管激光器；2μ激光器。

5，超声波焊

①超声波焊是超声波通过被相连件，压接触表层发生相互摩擦，产生的热量将工件表层熔融。实现相连。

②适于改性金属材料，接点气压高，冲压速度快、自动化挂度高、沟槽美观。

③焊件尺寸及花纹受到限制，应用领域面较窄，需要超声波冲压没备和相应机械加工。

6，感应加热焊

①感应加热焊是利用电磁场对金属插入件展开加热，插入件附近的塑胶被加热软化，加热后逐步形成接点。

②加热速度快母材受的影响较小。

③接点中易产生内应力，抗腐蚀变差，需要使用高频发生器、加热线圈、金属插入件等。

④交变电磁场频率一般为3~10MHz。

7，摩擦焊

①摩擦焊是利用相连表层相互摩擦生成的热量而实现相连的方式。

②摩擦焊包括三类：旋转摩擦焊、线性振动摩擦焊和搅拌摩擦焊。

④旋转摩擦焊，被相连件以很高的速度旋转，同时在轴向施加一定的压两个相连表层相互摩擦，停止旋转时，被相连件加热并逐步形成沟槽。适合于相连硬塑性塑胶，相连速很快，被相连件应接近圆柱形，需旋转装置才能施焊

⑤线性振动焊摩擦焊，又称振动焊，采用0.5~5MPa的冲压阻力将塔接好的焊件压紧，然后一侧的焊件在机械加工的带动下以1mm左右的振幅，100~500Hz左右的频率，在平行于冲压界面的方向振动，冲压界面在摩擦和粘性切应力的作用下环境温度逐渐升高到塑胶的熔点以上，熔融的塑胶被挤出，振动停止，熔融的沟槽在阻力下凝固。可以冲压超声波焊难以冲压的大型塑胶焊件；被焊件花纹受到限制；需要专用振动冲压设备。

⑤搅拌摩擦焊，是利用轴待摩擦产生的热量使沟槽塑胶进入塑性流动状态，并利用搅拌针搅拌沟槽进入塑性状态的金属材料，消除原来冲压界面并逐步形成沟槽的冲压方式。只能用于改性塑胶的焊搂，主要就适用于大型雷氏，接变形量小，设备原理简单，可靠性相对较高，适于批量生产以及冲压精度和外观质量相对较低场合。需要专用设备及复杂的工装机械加工。

8，溶剂焊

①溶剂焊是用溶剂软化非沉淀型的改性塑胶，当溶剂完全耗尽、蒸发时完成相连；它是通过被焊塑胶的溶解而实现相连

②接点中含有一定量的母材成分时气压较高，溶剂应填满相连区域的空隙。这种方式不能用于PE、PP、氟塑胶等。

③接点气压可以达到母材的气压，所需冲压设备简易，操作十分简单，成本低。

④冲压速度慢，需较长时间蒸发，有些溶剂有毒性，对人体有害，注意防护。

⑤所用工具主要就有：注射针、擦試工具、浸泡用容器等；夹持工具、干燥装置；溶剂回收装置等。

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