塑料焊接培訓(xùn)n

1、 塑料分料塑料分料 熱塑性塑料熱塑性塑料 熱塑性塑料指具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料。我們?nèi)諢崴苄运芰现妇哂屑訜彳浕?、冷卻硬化特性的塑料。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拇蟛糠炙芰蠈儆谶@個(gè)范疇。加熱時(shí)變軟以至常生活中使用的大部分塑料屬于這個(gè)范疇。加熱時(shí)變軟以至流動(dòng)，冷卻變硬，這種過程是可逆的，可以反復(fù)進(jìn)行。聚乙流動(dòng)，冷卻變硬，這種過程是可逆的，可以反復(fù)進(jìn)行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯酸類塑料、其它聚烯烴及其共聚物、聚砜、聚苯酰胺、丙烯酸類塑料、其它聚烯烴及其共聚物、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是熱塑性塑料。熱塑性塑

2、料中樹脂分子鏈醚，氯化聚醚等都是熱塑性塑料。熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱都是線型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱時(shí)軟化流動(dòng)冷卻變硬的過程是物理變化。時(shí)軟化流動(dòng)冷卻變硬的過程是物理變化。 熱塑性塑料又可再區(qū)分為通用塑料、通用工程塑料、高性能熱塑性塑料又可再區(qū)分為通用塑料、通用工程塑料、高性能工程塑料等三類。工程塑料等三類。 主要的熱塑性塑料有聚乙烯（主要的熱塑性塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（）、聚丙烯（PP）、聚苯）、聚苯乙烯（乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗稱有機(jī)玻，俗稱有機(jī)玻璃）、聚氯乙烯（璃）、聚氯

3、乙烯（PVC）、尼龍（）、尼龍（Nylon）、聚碳酸酯）、聚碳酸酯（PC）、聚氨酯（）、聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（特富龍，）、聚四氟乙烯（特富龍， PTFE）、）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)等。等。 熱固性塑料熱固性塑料 第一次加熱時(shí)可以軟化流動(dòng)，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化第一次加熱時(shí)可以軟化流動(dòng)，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的，此后，學(xué)反應(yīng)交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時(shí)，已不能再變軟流動(dòng)了。正是借助這種特性再次加熱時(shí)，已不能再變軟流動(dòng)了。正是借助這種特性進(jìn)行成型加工，利用第一次加熱時(shí)的塑化流動(dòng)，在壓力進(jìn)行成

4、型加工，利用第一次加熱時(shí)的塑化流動(dòng)，在壓力下充滿型腔，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的制品。這下充滿型腔，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的制品。這種材料稱為熱固性塑料。種材料稱為熱固性塑料。 熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的，固化后分熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的，固化后分子鏈之間形成化學(xué)鍵，成為三度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅不能子鏈之間形成化學(xué)鍵，成為三度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅不能再熔觸，在溶劑中也不能溶解。再熔觸，在溶劑中也不能溶解。 主要用于隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環(huán)境中主要用于隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環(huán)境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料，最常用的應(yīng)該是炒使用的塑料，大部分是熱

5、固性塑料，最常用的應(yīng)該是炒鍋把手和高低壓電器。鍋把手和高低壓電器。 常用的熱固性塑料品種有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰常用的熱固性塑料品種有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯等。氨酯等。 熱塑性彈性體熱塑性彈性體 在室溫下呈橡膠彈性，加熱又能流動(dòng)的彈性體在室溫下呈橡膠彈性，加熱又能流動(dòng)的彈性體叫做熱塑性彈性體。叫做熱塑性彈性體。SBS嵌段共聚物就是一種。嵌段共聚物就是一種。兩端位聚苯乙烯硬段，玻璃化溫度高于室溫。兩端位聚苯乙烯硬段，玻璃化溫度高于室溫。中間為玻璃化溫度低于室溫的橡膠段聚丁二中間為玻璃化溫度

6、低于室溫的橡膠段聚丁二烯（烯（PB）段。）段。PS段聚集在一起稱為段聚集在一起稱為“微區(qū)微區(qū)”。這些微區(qū)分散在周圍大量的橡膠彈性鏈段之間，這些微區(qū)分散在周圍大量的橡膠彈性鏈段之間，為分散相，形成物理交聯(lián)，阻止聚合物鏈的冷為分散相，形成物理交聯(lián)，阻止聚合物鏈的冷流。中間軟段形成連續(xù)的橡膠相呈現(xiàn)高彈性，流。中間軟段形成連續(xù)的橡膠相呈現(xiàn)高彈性，在通常使用溫度下，這種共聚物幾乎與普通的在通常使用溫度下，這種共聚物幾乎與普通的硫化橡膠沒有區(qū)別，但它們的分子鏈間無共價(jià)硫化橡膠沒有區(qū)別，但它們的分子鏈間無共價(jià)鍵交聯(lián)，當(dāng)溫度超過鍵交聯(lián)，當(dāng)溫度超過PS的玻璃化溫度時(shí)，的玻璃化溫度時(shí)，PS“微區(qū)微區(qū)”破壞，可進(jìn)行

7、流動(dòng)成型，又具有熱破壞，可進(jìn)行流動(dòng)成型，又具有熱塑性。塑性。熱塑性熱塑性塑塑膠焊接知識(shí)膠焊接知識(shí)一一.塑膠焊接方式、原理及塑膠焊接方式、原理及應(yīng)用應(yīng)用二二.焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三三.常用塑膠材料焊接特性常用塑膠材料焊接特性 一一.塑膠焊接方式、原理及應(yīng)塑膠焊接方式、原理及應(yīng)用用 焊接方式焊接方式 1.超聲波焊接超聲波焊接 2.熱板焊接熱板焊接 3.旋轉(zhuǎn)焊接旋轉(zhuǎn)焊接 4.振動(dòng)摩擦焊接振動(dòng)摩擦焊接 原理 超聲波焊接 通過設(shè)備換能器，將電能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)能量，由焊接模將振動(dòng)能量傳遞到被焊接工件，進(jìn)而使被焊接工件接觸面產(chǎn)生高頻撞擊達(dá)到焊接效果。換能器振幅 Converter Amplitude4

8、0 kHz10 microns20 kHz 20 microns15 kHz 30 microns30 kHz15 microns超音波原理 Ultrasonic Theory B BR RA AN NS SO ON NUltrasonic TheoryUltrasonic TheoryUltrasonic Surface Heat-M elt-W eldVibrations Plus Interm olecular Friction橫向運(yùn)動(dòng) Transverse Motion5”3.54”此區(qū)域之振幅為最均勻?yàn)檫吘壣现畽M行運(yùn)動(dòng)之力為工件面上之垂直運(yùn)動(dòng)之力Horn 熱板焊 通過一個(gè)電加熱板，在

9、一定溫度范圍內(nèi)，將需要進(jìn)行焊接的塑料零件通過直接接觸（直熱式），加熱到熔融狀態(tài)后，借助外力壓合在一起，冷卻固化后達(dá)到焊接效果。 旋轉(zhuǎn)焊 被焊接工件在外力作用下，焊接件間以焊接結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)中心作相對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)，焊接結(jié)構(gòu)間由于摩擦而產(chǎn)生熱量達(dá)到熔融狀態(tài)，最終達(dá)到焊接效果。 （線性）振動(dòng)摩擦焊 線性振動(dòng)摩擦焊接利用在兩個(gè)待焊工件接觸面所產(chǎn)生的摩擦熱能來使塑料熔化。熱能來自一定壓力下，一個(gè)工件在另一個(gè)表面以一定的位移或振幅往復(fù)的移動(dòng)。一旦達(dá)到預(yù)期的焊接程度，振動(dòng)就會(huì)停止，同時(shí)仍舊會(huì)有一定的壓力施加于兩個(gè)工件上，使剛剛焊接好的部分冷卻、固化，從而達(dá)到焊接效果。l應(yīng)用應(yīng)用l超聲波焊接超聲波焊接 焊接焊接 鉚焊

10、 埋植埋植 點(diǎn)焊點(diǎn)焊 切割切割封口封口 l熱板焊 焊接 ：理論上，但凡熱塑性塑料，只要結(jié)構(gòu)允許，都可以采用熱板焊接方式實(shí)現(xiàn)零配件間的連接并達(dá)到密封效果;除了可于同種材料的焊接外，可用于特性接近的不同材料的焊接 鉚接 l旋轉(zhuǎn)焊旋轉(zhuǎn)焊 用來連接具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱接合表面的製用來連接具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱接合表面的製件，件，是是具有圓具有圓柱柱形焊接結(jié)構(gòu)膠件最有效的焊形焊接結(jié)構(gòu)膠件最有效的焊接工藝接工藝 l振動(dòng)摩擦焊 振動(dòng)焊接適用于幾乎所有的熱塑性塑料制品間的焊接，往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向上具有允許的無約束運(yùn)動(dòng)焊縫的製件，中型或大型製件 。l二.常用焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l.超聲波焊接 基本的導(dǎo)熔結(jié)構(gòu)導(dǎo)熔線之優(yōu)點(diǎn) 減少溢膠 減少熔接時(shí)間

11、 減少焊接溢料TEMPTIMETEMPTIME導(dǎo)熔線之限制 對(duì)于（半）結(jié)晶塑料, 熔接強(qiáng)度有限，且密封可靠性較差 平面度要求較高階梯熔接面 Before After+ 0.010 to 0.025 (0.25 to 0.64 mm)W8W8W3(min. 0.023 0.6 mm)SlipFitW4W(min. 0.080 2 mm)不同結(jié)構(gòu)使用場(chǎng)所選擇合適的導(dǎo)熔結(jié)構(gòu)槽舌型咬花面設(shè)計(jì)0.130.29 75 m0.300.44115 m0.45以上以上150 m導(dǎo)導(dǎo)熔熔線線高度高度咬花面咬花面深度深度可提高焊接質(zhì)量,焊接強(qiáng)度和降低焊接完成的容易程度.咬花面設(shè)計(jì)Energy Director wi

12、th Opposing Textured Surfacel剪切式結(jié)構(gòu)熔接前之示意圖熔接前之示意圖熔接深度熔接深度Interference 干涉量干涉量 底模底模最小導(dǎo)入之尺寸最小導(dǎo)入之尺寸0.5 mm熔接後之示意圖熔接後之示意圖參考設(shè)計(jì)尺寸 零件尺寸零件尺寸 單邊干涉量單邊干涉量 最大公差最大公差 18mm 0.20.3mm + 0.025mm 18-35mm 0.3 to 0.4mm + 0.050mm 35mm 0.4 to 0.5mm + 0.075mm剪切式熔接:熔接深度 推薦值 1.25W 最小值 0.5W 最大值 1.75W(W = 壁厚壁厚)剪切式熔接之優(yōu)點(diǎn) 焊接強(qiáng)度及質(zhì)量高 創(chuàng)

13、造一個(gè)堅(jiān)固密封保證 適用於所有的塑膠材質(zhì) 剪切式之限制 緊密公差之要求 Requires tight tolerances 要求外牆支撐堅(jiān)固良好 Requires rigid side-wall support 工件尺寸較小 Part size small 不規(guī)則形狀 Irregular shapes 直角 / 轉(zhuǎn)角 Sharp Corners Avoid避免避免Preferred優(yōu)先選擇優(yōu)先選擇孔洞及轉(zhuǎn)折Holes and BendsSemi-CrystallineResins半結(jié)晶塑膠半結(jié)晶塑膠AmorphousResins非結(jié)晶塑膠非結(jié)晶塑膠Potential Lack of Weldi

14、n this Area可能在此區(qū)域無熔接可能在此區(qū)域無熔接Void缺口缺口Horn肢節(jié)潛潛在性出現(xiàn)斷裂的在性出現(xiàn)斷裂的地方地方焊頭焊頭焊頭之接觸 Horn ContactCorrect正確正確CouplingSurface聯(lián)結(jié)接觸面聯(lián)結(jié)接觸面Incorrect不正確不正確Too Small接觸面太小接觸面太小焊頭之接觸 Horn ContactFlange added for horn contact directly over weld area針對(duì)焊頭接觸之額針對(duì)焊頭接觸之額外凸緣要垂直地超外凸緣要垂直地超過熔接區(qū)域過熔接區(qū)域其他設(shè)計(jì)之考慮 Other Design Considerati

15、ons 直角 / 轉(zhuǎn)角 Sharp Corners 孔洞及轉(zhuǎn)折 Holes & Bends 附屬物 Appendages 隔膜 (薄膜效應(yīng)) Diaphragmming 焊頭之接觸 Horn Contactl超聲波鉚接低矮型平頭鉚接 Before After 焊頭設(shè)計(jì)考量 Design Considerations 上層材料需比下層材料薄 Top Sheet Thickness Must Be Less Than Bottom Sheet Thickness 材料需平整 Sheets Should Be Flat點(diǎn)焊之優(yōu)點(diǎn) Advantages of Spot Welding 快速之循

16、環(huán)時(shí)間 Fast Cycle Time 無需夾具或溶劑 No Extra Fasteners Or Adhesives Needed 無需特殊治具(一般而言) No Special Fixturing Required (Generally) 無需接口設(shè)計(jì) Molded Joint Design Unnecessary 可以手焊機(jī)方式完成工作 Can Be Done Using A Hand-held Welderl超聲波嵌插埋植 Insertion埋植之剖面 Cross Section Of Insertionl2.熱板焊工藝特性塑料熱板焊接，是通過一個(gè)電加熱板，在一定溫度范圍內(nèi)，將需要進(jìn)行

17、焊接的塑料零件通過直接接觸（直熱式），加熱到熔融狀態(tài)后，借助外力壓合在一起，冷卻固化后達(dá)到焊接效果。由于零件經(jīng)由電加熱板進(jìn)行二次局部加熱，在工藝周期時(shí)間內(nèi)，零件局部受熱升溫至熔融溫度范圍，因而此種工藝不可避免地存在因焊接而導(dǎo)致的變形，變形的程度由于塑膠材質(zhì)、制品結(jié)構(gòu)、熔接深度不同而存在較大差異；一般來說，塑膠材質(zhì)熱變形系數(shù)、收縮率越小，焊接變形越小；零件本身強(qiáng)度越好，焊接變形越小。由于不同的模具表面溫度能各適用于兩種不同的熱塑性材料，因此該工藝最適于不同材料的焊接；熱板焊接可達(dá)到很高的焊接強(qiáng)度，工藝的周期相對(duì)較長(zhǎng)，小制件需1530秒，而很大的制件需幾分鐘。 焊接結(jié)構(gòu) a0.5 b 1.0 c

18、1.5 注：a0.8mm 產(chǎn)品定位結(jié)構(gòu)為確保產(chǎn)品焊接品質(zhì)，產(chǎn)品本身須設(shè)計(jì)可靠的外部定位結(jié)構(gòu)，避免出現(xiàn)以類似曲面結(jié)構(gòu)作為定位基準(zhǔn) 不好可行 為確保產(chǎn)品在焊接工裝或模具上能有效固定，產(chǎn)品須設(shè)置可供機(jī)械抓夾的結(jié)構(gòu) a80 熱板焊熔接深度h 熔接深度主要取決于產(chǎn)品焊接面大?。ㄒ詎表示）及制品變形量 參考尺寸 n h 50 0.4 50100 0.6 100150 1.0 150300 1.5 熱板焊接溫度設(shè)定 一般情況下：熱模溫度設(shè)定在所焊接材質(zhì)熔融溫度m以上度左右，且低于所焊接材質(zhì)產(chǎn)生分解等質(zhì)變溫度 參考模溫如下材質(zhì)模溫(） pom 280ppo 300 abs 260 聚砜 480l.旋轉(zhuǎn)焊l工藝

19、特性 具有回轉(zhuǎn)焊接結(jié)構(gòu)的制件，在外力作用下，焊接面緊密壓合在一起，同時(shí)，待焊接制件間產(chǎn)生以焊接結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)中心為圓心的相對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)； 焊接面由于摩擦生熱并熔融； 可適用于任何具有回轉(zhuǎn)焊接結(jié)構(gòu)的熱塑性制件的焊接； 多數(shù)熱塑性塑膠可達(dá)到強(qiáng)的氣密焊接效果 l 焊接結(jié)構(gòu) 垂直端面 側(cè)面剪切 參考尺寸 零件尺寸零件尺寸 單邊干涉量單邊干涉量 最大最大公差公差 50mm 0.30.4mm + 0.05mm 5080mm 0.4 0.5mm + 0.075mm 80120mm 0.5 0.6mm + 0.1mm 120180mm 0.60.8mm + 0.15mm 斜坡 1-對(duì)接接頭；2-槽舌接合；3-帶收集器

20、的T、G接合4-斜坡接合；5-剪切接合像角撐扳之的部件特征提供了可靠的扭矩l工藝參數(shù) 剪切速率：指在任一工件焊接接觸面上任意點(diǎn)相對(duì)于另一工件焊接面的相對(duì)線速度，因材質(zhì)不同而不同 焊接壓力：焊接面間的相互作用力 焊接時(shí)間：焊接面在外力作用下壓合在一起并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)到停止相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間l線性振動(dòng)摩擦焊三、常見塑膠焊接特性：三、常見塑膠焊接特性：1.超聲波焊接分析分析熱塑性塑料熱塑性塑料 非結(jié)晶性 結(jié)（半）結(jié)晶性 結(jié)晶性(Crystalline)塑料 塑料高分子鏈排列整齊，在凝固過程中有晶核(nuclei)到晶球(spherulites)的生成過程，并依照固定樣式排列高分子鏈。一般而言，由于具備晶格結(jié)構(gòu)(lattice structure)，因此在發(fā)生相變化如熔解時(shí)，須突破結(jié)構(gòu)的能量障壁(energy barrier)，使晶格結(jié)構(gòu)崩潰。因此結(jié)晶性塑料具備明顯的相轉(zhuǎn)移溫度及潛熱(latent heat)值。結(jié)晶性塑料的特性為不透明(opacity)、在鏈排列方向及垂直排列方向不均勻的物理性質(zhì)(各向異性，anisotropic)，以及明顯而狹窄的相變化區(qū)域。 常見的結(jié)晶性塑料包括:PE(Xc=80%)、PP(Xc=5O%)、POM(Xc=99%)、PEO、PPO、Nylon(Xc=35%)等等。 比熱比熱溫度溫度結(jié)晶性結(jié)晶性非結(jié)晶性非結(jié)晶性Amorphou