塑料焊接技術的概況及工藝要求
閱讀：113發布時間：2024-7-18
塑料焊接技術的概況及工藝要求
一，概述
塑料是非金屬，是人造的有機材料，是一種或多種大分子量的聚合物為主要成分。塑料的直接產品是固態或液態的樹脂，其通常被加工成粉狀、粒狀或糊狀等形成的塑料母料，并在其中摻入一定量的添加劑，然后再在較高溫度或壓力條件下被加工成塑型材或塑料制品。其持點是重量輕、比強度高、耐蝕性好、成形方便、成本低、制造周期短等，大多數的塑科材料是可燃的，其膨脹系數大約是鋼的4倍。
根據塑料化學成分、性態及溫度作用，其通常分為兩大類：熱塑性塑料和熱固性塑料，塑料的焊接其實就是指熱塑性塑料的焊接；熱塑性塑料還可分為結晶型和非結晶型塑料兩類，由于塑料結晶是不的，所以結晶型塑料也常稱作半晶態塑料（如PE、PP、PA、POM等），而非結晶型塑料也稱作無定型塑料（如PVC、PS、PMMA、PC、ABS等），非結晶型塑料通常要比結晶型塑料容易焊接。根據產量和應用情況，塑料又可分為：通用塑料（指產量高價挌低應用廣的塑料）、工程塑料（指強度、剛度、韌性均好且具有耐高溫、耐化學腐蝕、耐輻射等性能）和功能塑料（能滿足特殊功能和要求的塑料）。總的來說塑料焊接難不大，本文主要講述熱氣焊。
二，塑料焊接
熱塑性塑料的焊接通常分五步進行：①表面制備，表面制備非常重要，因為大部分模壓成形的塑料制品其表面均有一層脫模劑或污物，必須清理干凈，才能使焊接順利進行。②加熱，有多種加熱方法，也是區分不同焊接方法的主要依據。③加壓，施加壓力的方式有：手工加壓、壓力機加壓、自動夾具加壓等。焊接時通常同時進行壓花。④擴散或焊接，液體與液體界面_經建立，擴散就立即進；對于結晶或半結晶材料擴散幾乎是瞬時完成的；對于非結晶材料，如果加熱溫度是稍高于熔點，則擴散時間會很長。⑤冷卻，塑料焊接步是焊件冷卻和接頭凝固。在塑料焊接接頭沒有達到足夠支撐整個焊件的強度和剛度之前，必須一直維持焊接壓力。
三，塑料焊接方法
1，熱氣焊
①熱氣焊是利用焊槍噴出的熱空氣或氮氣對塑料焊件和塑料焊條進行加熱，使焊條填充到連接部位后加熱連接表面，冷卻后形成接頭。
②熱氣焊在各種塑料焊接方法中，歷史最長，應用，是“焊"。
③焊接接頭強度高，特別適用于大型結構的連接。對于厚板塑料焊接需開坡口，進行多層多道焊接，坡口形式有V型、X型等。
④焊接速度比較慢，需要焊槍、焊嘴、氣源、填充焊條。其中焊條的截面形狀有多種多樣，常見是形狀有圓形、矩形、繩形、D形、B形等，直徑2——8mm。
⑤熱氣焊通常溫度為200——400℃，流速15——70L/min。典型塑料品種熱氣焊的溫度范圍：PVC 210± ；PP 220±20；PMMA 250±10；PC 330±10；POM 230±10。具體準確溫度要試焊測試后最終確定。
⑥熱氣擺動焊，擺動熱氣噴口，分別對被焊基體和焊條加熱，焊條在一定的手持頂緊力下熔化，進而焊入焊縫，逐漸形成接頭，是的手工焊法。
⑦熱氣嵌入焊，焊條先被引進焊槍頭部并被預熱塑化，自然溶嵌進焊縫；通過焊槍頭的設計或其他專用工具，可以根據焊縫的形式，手功施加一定的焊接壓。
⑧熱氣搭接焊，用熱氣對塑料的搭接縫隙進行加熱，并用手壓或機械裝置對焊接區施加壓力，從而實現焊，熱氣搭接焊一般不需要焊條，自熔即可。
⑨熱氣擠塑焊，可以用熱氣焊方法進行焊接的塑科品種有：PVC、PE、PP、POM、PA、PS、ABS、PC等。
⑩熱氣焊的焊槍包括手焊槍和快速焊槍，手焊槍內對焊接氣體的加熱裝置有電加熱式和火焰加熱式兩種。焊接氣體在流經電加熱的管道或穿過火焰加熱的蛇形管時，被加熱到所要求的熱氣溫度，然后由噴口噴出，控制焊槍的進給和位置即可進行焊接。焊接壓力一般通過焊條自身的剛度或通過壓輪等方法，傳遞至焊接區。
改換噴嘴可以把手焊槍裝配成塊速焊槍，快速焊槍的噴頭內對熱氣作了分流，一部分熱氣被用來加熱基體材料，丶另一部分則用來預熱焊條，快速焊槍的噴頭通常具有與焊縫形狀相適應，以便能向焊縫施加壓力。快速焊槍一般由機械操縱，焊接時焊槍恒速前行，噴嘴壓力保持不變。
其它塑料焊接方法的簡介：
2，熱工具焊
①熱工具焊是利用高溫表加熱連接面，使之充分軟化，施加適當壓力并夾緊，冷卻后實現致密連接。
②適用于熱塑性材料，既可焊接塑料薄膜也可以焊接塑料厚板，連接速度快，一般在410s之間，接頭強度高。接頭附近可能存存應力。
③主要焊接型材等塑料件，需要具有一定面積的加熱工具，如電烙鐵、接有加熱元件及控制的鋼板、鋼管，需要適當夾具。
3，電阻植入焊
①將導電的電阻材料放入焊接界面中，施加焊接壓力并對電阻材料通過電流，將焊接界面上的塑料熔化，熔化的塑料相互潤濕混臺擴散，消除原來的宏觀焊接界面形成焊縫，同時電陽材料被保存在最終的焊縫中。
②電阻植入焊的設備簡單，容易操作。需要一定功率的加熱電源和植入電阻材料。
③焊接接頭殘留電阻絲與塑料不相熔的材料，降低焊縫強度及耐腐蝕性。
4，激光焊
①激光焊是利用材料在原子水平上將激光的光子能轉化為熱能的原理進行焊接的方法。激光光子能被塑科中大量的碳原子亞接吸收，塑料從表面開始熔化然后加壓冷卻形成焊縫。
②其焊接速度快，焊接裝置與塑料不接觸，可焊接難以接近的部位。
③激光焊的設備昂貴，而且還需相應夾具。對于裝配要非常嚴格，故沒有得到廣泛應用。
④常用激光功率一般為50W/mm，常用激光器：CO2激光器；YAG激光器；二極管激光器；2μ激光器。
5，超聲波焊
①超聲波焊是超聲波通過被連接件，壓接觸表面發生相互摩擦，產生的熱量將工件表面熔化。實現連接。
②適于熱塑性材料，接頭強度高，焊接速度快、自動化掛度高、焊縫美觀。
③焊件尺寸及形狀受到限制，應用面較窄，需要超聲波焊接沒備和相應夾具。
6，感應加熱焊
①感應加熱焊是利用電磁場對金屬插入件進行加熱，插入件附近的塑料被加熱軟化，冷卻后形成接頭。
②加熱速度快母材受的影響較小。
③接頭中易產生內應力，耐蝕性變差，需要使用高頻發生器、加熱線圈、金屬插入件等。
④交變電磁場頻率一般為3——10MHz。
7，摩擦焊
①摩擦焊是利用連接表面相互摩擦生成的熱量而實現連接的方法。
②摩擦焊包括三類：旋轉摩擦焊、線性振動摩擦焊和攪拌摩擦焊。
④旋轉摩擦焊，被連接件以很高的速度旋轉，同時在軸向施加一定的壓兩個連接表面相互摩擦，停止旋轉時，被連接件冷卻并形成焊縫。適合于連接硬塑性塑料，連接速很快，被連接件應接近圓柱形，需旋轉裝置才能施焊
⑤線性振動焊摩擦焊，又稱振動焊，采用0.5——5MPa的焊接壓力將塔接好的焊件壓緊，然后一側的焊件在夾具的帶動下以1mm左右的振幅，100——500Hz左右的頻率，在平行于焊接界面的方向振動，焊接界面在摩擦和粘性切應力的作用下溫度逐漸升高到塑料的熔點以上，熔融的塑料被擠出，振動停止，熔融的焊縫在壓力下凝固。可以焊接超聲波焊難以焊接的大型塑料焊件；被焊件形狀受到限制；需要專用振動焊接設備。
⑤攪拌摩擦焊，是利用軸待摩擦產生的熱量使焊縫塑料進入塑性流動狀態，并利用攪拌針攪拌焊縫進入塑性狀態的材料，消除原來焊接界面并形成焊縫的焊接方法。只能用于熱塑性塑料的焊摟，主要適用于大型厚板，接變形量小，設備原理簡單，可靠性相對較高，適于批量生產以及焊接精度和外觀質量相對較低場合。需要專用設備及復雜的工裝夾具。
8，溶劑焊
①溶劑焊是用溶劑軟化非結晶型的熱塑性塑料，當溶劑耗盡、蒸發時完成連接；它是通過被焊塑料的溶解而實現連接
②接頭中含有一定量的母材成分時強度較高，溶劑應填滿連接區域的空隙。這種方法不能用于PE、PP、氟塑料等。
③接頭強度可以達到母材的強度，所需焊接設備簡易，操作十分簡單，成本低。
④焊接速度慢，需較長時間蒸發，有些溶劑有毒性，對人體有害，注意防護。
⑤所用工具主要有：注射針、擦試工具、浸泡用容器等；夾持工具、干燥裝置；溶劑回收裝置等。
