塑料熱鉚焊接技術(shù)

1、塑料熱鉚焊接技術(shù)kl塑料熱鉚接技術(shù)-用來連接由不同材料制造的制件，使熱固性塑料與熱熔性塑料制件間實現(xiàn)相互連接，或使塑料制件與金屬連接；是利用模塑件上預(yù)留固有的塑料鉚柱、肋翼、立筋，對應(yīng)穿過沖壓成形金屬板結(jié)構(gòu)上預(yù)制孔壓緊，金屬表面凸出部分鉚柱（熱樁）在受控?zé)崛谲浕笤儆锰刂平饘俪尚豌T頭壓緊冷卻重新成型并夾緊，利用特定形狀的鉚頭可以實現(xiàn)塑料鉚柱的埋頭鉚接（齊平鉚接）、半球鉚接、圓弧翻邊鉚接、立筋肋條狀鉚接、機械鍛壓、折邊鑲嵌包覆等，實現(xiàn)不同材質(zhì)的材料機械鉚合組裝在一起的連接方式，連接部位不易脆化、美觀、牢固、密封性好，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計，充分利用各種材料的機械特性最佳組合，極大地提高整體組件

2、的性能，整體結(jié)構(gòu)耐沖擊，從而達(dá)到最完美的配合，尤其適合于長期機械振動、環(huán)境溫度及濕度變化范圍大，自然環(huán)境極其惡劣 的場合。"Plastic Hot Air Stake Assembly" （PHASA塑料熱風(fēng)鉚接裝配）塑料熱鉚接組裝是結(jié)構(gòu)最簡單、高可靠性、高性價比的永久性固定裝配的方法，可多點鉚接固定，無須填加任何粘接劑、溶劑、填料和緊固件，也不消耗大量能源， 設(shè)備緊湊、占地面積小，加工過程無振動、無污染、無噪聲，環(huán)保、節(jié)能、快速、高效、優(yōu)質(zhì)、美觀，依此方法裝 配的金屬與塑料組件牢固、緊密、穩(wěn)定，具有高抗沖擊、抗腐蝕性，抗震且耐候性強。簡而言之，組件上的所有各個緊固部位同時

3、加熱，然后用冷卻模頭施壓后重新成形、冷卻鉚固，許多不同材質(zhì)的部 件組合成牢固的整體組件，事實證明是優(yōu)于其它常用的傳統(tǒng)方法，無須其它填充材料，減少生產(chǎn)工序、降低加工成 本和材料消耗。PHASA是"Plastic Hot Air Stake Assembly" 的英文縮寫，中文即：塑料熱風(fēng)鉚接裝配。隨著新材料技術(shù)的迅速發(fā)展與推廣，塑料以其重量輕、磨擦力小、耐腐蝕、易加工等特性得到廣泛應(yīng)用，然而由于 注塑工藝、模具加工、設(shè)備等因素，大量結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、規(guī)格尺寸大的塑料件不能一次注塑成形，故使用塑料粘 接和熱合工藝二次加工，不僅效率低、而且熱合工藝有很大的局限性，粘接劑還有一定的毒性

4、，帶來環(huán)境污染和勞動保護(hù)的問題，傳統(tǒng)的工藝已經(jīng)遠(yuǎn)不能適用于現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展應(yīng)用需要，所以一種新穎的塑料加工技術(shù)誕生了一一塑料熱鉚接。塑料熱鉚接組裝是熱塑性材料與其它不相熔材質(zhì)零件裝配的全新設(shè)計理念，是結(jié)構(gòu)最簡單、高可靠性、高性價比 的永久性固定裝配的方法，具有高效、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、美觀等優(yōu)越性，可多點鉚接固定卻無須填加任何粘接劑、溶劑和填料，應(yīng)用此技術(shù)可取代過去生產(chǎn)上需要的熔劑、粘合劑、扣釘或其它機械固定法以及其它零件和材料，從而減少工序、提高生產(chǎn)效率，大大降低裝配成本和材料消耗，依此方法裝配模塑組件牢固、緊密、穩(wěn)定，抗振、耐 老化、耐沖擊性好，且加工操作簡單、節(jié)能、速度快，操作者不需要很高的專

5、業(yè)技能，通過外觀目視即可檢查產(chǎn)品質(zhì)量。近年來尤其是塑料與金屬及其它復(fù)合材料的應(yīng)用越來越受到人們的重視，最新的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論，汽車件輕量化，各種復(fù)合改性材料的推廣應(yīng)用，對二次加工工藝提出了更高的要求，塑料熱鉚接恰好彌補了其它加工手段的自身缺陷，將各種不相熔材料組合成為最佳性能與功用的整體，是簡捷、清潔、高效的生產(chǎn)方式，充分滿足各行業(yè)不同需求，未來必將得到越來越廣泛地應(yīng)用。英國PHASA塑料熱鉚接技術(shù)公司是從事塑料熱鉚接設(shè)備研發(fā)制造的專業(yè)化公司，擁有多項發(fā)明專利，采用最先進(jìn) 的塑料熱鉚接技術(shù)，禾U用特制的鉚頭可以實現(xiàn)塑料鉚柱的齊平鉚接、半球鉚接、埋頭鉚接（沉頭鉚接）、圓弧翻邊鉚接、肋條狀鉚接、折邊鑲

6、嵌包覆等，與加工工件進(jìn)行點接觸，以全新的理念優(yōu)化設(shè)計，將塑料件與金屬件或其它不可焊接材質(zhì)的組件鉚接裝配成一體，鉚接面光潔度好，成形速度快，不易龜裂脆化、美觀、牢固，減化了生 產(chǎn)工藝、降低材料消耗、極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和生產(chǎn)效率，有效地延長使用壽命，具有工藝先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、無震動、無噪音、無污染、加工質(zhì)量高等優(yōu)點，廣泛適用于宇航軍工，電子電器，儀器儀表，微動開關(guān)閥 門，汽車配件，家用電器，五金等行業(yè)生產(chǎn)與裝配，確保產(chǎn)品的高性能和低成本，即使在極其惡劣的自然環(huán)境和劇 烈振動的情況下，依然可以長 期安全穩(wěn)定可靠地使用。PHASA 積二十年的塑料熱鉚接工藝設(shè)計生產(chǎn)經(jīng)驗，為客戶量身定做的專業(yè)設(shè)備、

7、配套工裝模具，系統(tǒng)全面的客戶 培訓(xùn)計劃，完善的售后服務(wù)體系與強有力的技術(shù)支持，提供長期可靠的設(shè)備保障和連續(xù)不斷的技術(shù)升級。說起熱塑塑料的可焊接力， 不能不說到超音波壓合對各種樹脂的要求。 其最主要的因素包括聚合物結(jié)構(gòu)， 熔化溫度、 柔韌性（硬度）、化學(xué)結(jié)構(gòu)。聚合物結(jié)構(gòu)非結(jié)晶聚合物分子排列無序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化 及至流動的溫度（ Tg 玻璃化溫度）。這類樹脂通常 能有效傳輸超音速振動并在相當(dāng)廣泛的壓力/振幅范圍內(nèi)實現(xiàn)良好的焊接。半結(jié)晶型聚合物分子排列有序， 有明顯的熔點 （Tm 熔化溫度） 和再度凝固點。 固態(tài)的結(jié)晶型聚合物是富有彈性的， 能吸收部分高頻機械振動。所以此類聚 合物是不

8、易于將超聲波振動能量傳至壓合面，幫要求更高的振幅。需要很 高的能量（高熔化熱度）才能把半結(jié)晶型的結(jié)構(gòu)打斷從而使材料從結(jié)晶狀態(tài)變?yōu)檎沉鳡顟B(tài)， 這也決定了這類材料 熔點的明顯性， 熔化的材料一旦離開熱源，溫度有所降低便會導(dǎo)致材料的迅速凝固。所以必須考慮這類材料的特殊 性（例如：高振幅、接合點的 良好設(shè)計、與超音夾具的有效接觸、及優(yōu)良的工作設(shè)備）才能取得超聲波焊接的成 功。聚合物：熱塑性與熱固性將單體結(jié)合在一起的過程稱為 “聚合 ”。聚合物基本可分為兩大類：熱塑性和熱固性。熱塑性材料加熱成型后還可以 重新再次軟化和成型，基所經(jīng)歷的只是 狀態(tài)的變化而已 -這種特性使決定了熱塑性材料超音波壓合的適應(yīng)性。

9、熱固 性材料是通過不可逆反的化學(xué)反應(yīng)生成的，再次加熱或加壓均不能使已成型的熱固性產(chǎn)品 軟化，所以傳統(tǒng)上一直 認(rèn)為熱固性材料是不適合使用超音波的。熔化溫度聚合物的熔點越高，其焊接所需的超音波能量越多硬度（彈力系數(shù)） 材料的硬度對其是否能有效傳輸超音速振動是很有影響的。總的說來，愈硬的材料其傳導(dǎo)力愈強。超聲波熔接以超聲波頻率振動的焊頭，在預(yù)定的時間及壓力下，磨擦生熱，令塑膠接面相互熔合，既牢固，又方便快捷超聲波埋插：由焊頭送到金屬及塑膠間的超聲波震動，磨擦生熱令塑膠接觸面熔化，使金屬椿擠入塑膠孔內(nèi)。超聲波鉚接，成形包覆：塑膠件上的梢子，通過金屬件的孔，以高震幅焊頭震動梢端，使其熔解，順著焊頭的接觸

10、面變?yōu)殂T釘形狀，將金屬 板鉚住超聲波點焊將兩層塑膠板焊接， 焊頭中央的導(dǎo)梢以超波震動攢穿上層塑膠板， 由于震動能產(chǎn)生離析， 塑膠接面間接產(chǎn)生磨擦熱， 令兩層塑膠板熔接。塑料材料：見附頁：二.超聲波塑料焊接的相容性和適應(yīng)性：熱塑性塑料 ,由于各種型號性質(zhì)不同 ,造成有的容易進(jìn)行超聲焊接 ,有的不易焊接 .如圖表中黑方塊表示兩種塑料的相 容性好 ,容易進(jìn)行超聲焊接 , 圓圈表示在某些情況下相容 ,焊接性能尚可 ,空格表示兩種塑料相容性很差 ,不易焊接 .超聲波焊接的焊口設(shè)計：兩個熱塑性塑料零件的超聲波焊接要求超聲波振動通過焊接頭傳遞到組合件的上半部,最后傳至兩半的結(jié)合處或界面上 .在此,振動能量轉(zhuǎn)

11、換成熱能 ,用以熔化塑料 .當(dāng)振動停止后 ,塑料在壓力下固化 ,在結(jié)合面上產(chǎn)生焊接 .兩個結(jié)合表面的設(shè)計 ,對于獲得最佳焊接結(jié)果來說是非常重要的.有各種各樣的連接設(shè)計 ,每一種都有特色和優(yōu)點 .各種設(shè)計的使用取決于許多因素 ,例如塑料類型、零件幾何形狀、焊接的要求（即粘性、強度、密封等） .夾具裝置：丿、/、塑料超聲波焊接的一個重要因素是夾具裝置.夾具裝置的主要用途是固定零件 ,使之與焊接頭對準(zhǔn) ,同時對組合件提供適當(dāng)?shù)闹?. 被焊接的材料、零件幾何形狀、壁厚和零件的對稱性均可影響能量向界面的傳遞,因此設(shè)計夾具時必須加以考慮 .某些用途 ,例如鉚接和嵌插 , 要求在焊接頭接觸區(qū)下面有堅硬的承

12、托裝置.鋁質(zhì)的夾具裝置可提供必要的剛度 ,可以鍍鉻來防止零件出現(xiàn)疤痕和提高耐磨性 .在一些用途中 , 夾具必須具有一定程度的彈性以保證在連結(jié)區(qū)產(chǎn)生異相狀態(tài). 異相狀態(tài)一般在最差的結(jié)合處出現(xiàn) ,這是待焊接的范圍；不過 ,由于某些零件 材料和幾何形狀 ,結(jié)合的兩半可能合成一整體 ,上下同時振動 ,如果這種狀態(tài)出 現(xiàn) ,將承槽由剛性材料改為彈性材料 ,或者將硬度計由軟性材料改為另一種材料,往 往足以在連結(jié)區(qū)重新建立異相狀態(tài).簡單的實驗性夾具可用木料、環(huán)氧樹脂或熟石膏建造.對于更精密、更長壽命的夾具將要用鋁、鋼、黃銅、鑄塑尿烷 ,或其它的彈性材料 .夾具設(shè)計范圍廣 ,從快速拆卸夾具到簡單的金屬板均有

13、.應(yīng)用的要求和生產(chǎn)率通常決定夾具的 設(shè)計。-溫度曲線 .能量導(dǎo)向部分允許迅速焊接 ,同時達(dá)到上圖表示簡單的對接焊連接和有能量導(dǎo)向部分的理想連接的時間最大的強度 .在導(dǎo)向部分的材料如圖示在整個結(jié)合區(qū)內(nèi)流動上 圖表示焊前按要求比例設(shè)計能量導(dǎo)向部分改進(jìn)對接焊與導(dǎo)致的材料流動.工件尺寸的選擇應(yīng)是如圖示能量導(dǎo)向部分熔化后足夠分布于結(jié)合面之間 ,通常,對于易焊的 樹脂能量導(dǎo)向部分最小高度為 0.010 英寸（ 0.25 毫米） .對于 某些需要高能量的樹脂 ,即結(jié)晶型、低剛度或高熔化溫度的非晶型（例如聚碳酸酯、聚砜）樹脂 ,需要較大的能量定向部分 ,其最小高度為 0.020 英寸（ 0.5 毫米）。在工件

14、之間對齊的方法 ,例如銷釘和插口 ,應(yīng)包括在工件設(shè)計中。必 須指出 ,為熔劑 焊封所作的設(shè)計一般可以修改 ,以符合超聲波焊接的要求。要避免：能量導(dǎo)向部分設(shè)計的典型錯誤是將結(jié)合面削成45 度的斜面 .圖表示這樣做的結(jié)果圖表示便于對齊的階梯式連接 . 這種連接設(shè)計適合于在側(cè)面不宜有過多的熔體或溢料之場合榫槽連接法：主要用于焊接和防止內(nèi)外燒化 .不過 ,需要保持榫舌兩側(cè)的間隙使模制較困難 .錐度可根據(jù)模塑實踐經(jīng)驗進(jìn)行修改 ,但 必須避免在零件之間產(chǎn)生任何障礙。上圖表示適用于超聲波焊接的各種基本能量導(dǎo)向連接法,這些可作為典型連接部分的參考 ,對具體用途應(yīng)稍作修改。上 圖表示需要嚴(yán)密封接時所用的剪切連接

15、法, 特別適合于晶型樹脂（尼龍、聚甲醛、熱塑性聚酯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯硫） .因為晶型樹脂從固態(tài)到熔化改變迅速、溫度范圍窄、 能量導(dǎo)向式連接就不是最佳方法 ,原因是來自導(dǎo)向部分的熔融樹脂在它能與相結(jié)合的表面熔合之前會迅速凝固 .塑料材料介紹：1、ABS 塑料ABS 塑料化學(xué)名稱：丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯共聚物英文名稱:AcrylonitrileButadieneStyrene比重 :1.05克 / 立方厘米成型收縮率:0.4-0.7%成型溫度：200-240 C干燥條件：80-90 C 2 小時 工作溫度： -50+70 C特點：1 、綜合性能較好 ,沖擊強度較高 ,化學(xué)穩(wěn)定性 ,電性能良

16、好 .2 、與 372 有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件 ,且可表面鍍鉻 ,噴漆處理 .3 、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。4 、流動性比 HIPS 差一點，比 PMMA 、 PC 等好，柔韌性好。 用途：適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件 ,傳動零件和電訊零件 .成型特性：1.無定形料 ,流動性中等 ,吸濕大 ,必須充分干燥 ,表面要求光澤的塑件須長時間預(yù)熱干燥80-90 度,3 小時 .2. 宜取高料溫 ,高模溫 ,但料溫過高易分解 （分解溫度為 >270 度）.對精度較高的塑件 ,模溫宜取 50-60 度, 對高光澤 .耐熱塑件 ,模溫宜取 60-80 度 .3 、如

17、需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā? 、如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7 天后模具表面會殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進(jìn)行清理，同時模具表面需增加排氣位置。ABS 樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將 PS ，SAN ， BS 的各種性能有機地統(tǒng)一起來， 兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。 ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物， A 代表丙烯腈， B 代表丁二烯， S 代表苯乙烯。ABS 工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢， 火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，

18、發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥 品性、染色性，成型加工和機械加工較好。 ABS 樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類 溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。ABS 工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯聚合物 ABS 部分牌號介紹品名型號 產(chǎn)地 熔指 g/10min 特性及用途9715A 吉化 16 用于汽車 , 家電 ,電子產(chǎn)品外殼配件, 玩具 ,日用品等行業(yè)及產(chǎn)品.0215A 吉化 20 用于汽車 , 家電 ,電子產(chǎn)品外殼配件, 玩具 ,日用品等行業(yè)及產(chǎn)品.750 大慶石化 4.5 具有易流動性 ,OA 設(shè)備 ,雜貨等 .301 蘭化 1.3-2.3 適合于普通的各種機殼部件,家用電器 , 燈具 , 雜品 .510 遼寧華錦 2.5 用于汽車 ,家電 , 電子產(chǎn)品外殼配件,玩具 , 日用品等行業(yè)及產(chǎn)品.757K 鎮(zhèn)江奇美 4.2 電視機前殼，復(fù)印機外殼，電話機機殼，化妝品盒707K 鎮(zhèn)江奇美 1.9 電話機外殼，燈座，玩具，辦公室用品，家電按鈕。757 臺灣奇美 1.8 電視機前殼，復(fù)印機外殼，電話機機殼，化妝品盒747 原白 臺灣奇美 0.8 安