塑料焊接培訓(xùn)n

塑料分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)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(wú)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。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。主要的熱塑性塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗稱有機(jī)玻璃）、聚氯乙烯（PVC）、尼龍（Nylon）、聚碳酸酯（PC）、聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（特富龍，

PTFE）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)等。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。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)境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料，最常用的應(yīng)該是炒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。熱塑性彈性體在室溫下呈橡膠彈性，加熱又能流動(dòng)的彈性體叫做熱塑性彈性體。SBS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。中間為玻璃化溫度低于室溫的橡膠段－聚丁二烯（PB）段。PS段聚集在一起稱為“微區(qū)”。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硫化橡膠沒有區(qū)別，但它們的分子鏈間無(wú)共價(jià)鍵交聯(lián)，當(dāng)溫度超過PS的玻璃化溫度時(shí)，PS“微區(qū)”破壞，可進(jìn)行流動(dòng)成型，又具有熱塑性。熱塑性塑膠焊接知識(shí)一.塑膠焊接方式、原理及應(yīng)用二.焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三.常用塑膠材料焊接特性一.塑膠焊接方式、原理及應(yīng)用焊接方式

1.超聲波焊接

2.熱板焊接

3.旋轉(zhuǎn)焊接

4.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ConverterAmplitude40kHz10microns20kHz

20microns15kHz

30microns30kHz15microns超音波原理UltrasonicTheory橫向運(yùn)動(dòng)TransverseMotion5”3.5~4”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(lái)使塑料熔化。熱能來(lái)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。應(yīng)用超聲波焊接

焊接

鉚焊

埋植

點(diǎn)焊

切割\封口

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

旋轉(zhuǎn)焊

用來(lái)連接具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱接合表面的製件，是具有圓柱形焊接結(jié)構(gòu)膠件最有效的焊接工藝

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(wú)約束運(yùn)動(dòng)焊縫的製件，中型或大型製件。二.常用焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)１.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

BeforeAfter+0.010"to0.025"(0.25to0.64mm)W8W8W3(min.0.023"[0.6mm])SlipFitW4W(min.0.080"[2mm])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)0.13～0.29 75μm0.30～0.44 115μm0.45以上 150μm導(dǎo)熔線高度咬花面深度可提高焊接質(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)

EnergyDirectorwithOpposingTexturedSurface剪切式結(jié)構(gòu)熔接前之示意圖熔接深度Interference干涉量

底模最小導(dǎo)入之尺寸0.5mm熔接後之示意圖參考設(shè)計(jì)尺寸

零件尺寸

單邊干涉量

最大公差

≤18mm

0.2~0.3mm

+0.025mm

18-35mm

0.3to0.4mm

+0.050mm

≥35mm

0.4to0.5mm

+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)剪切式熔接之優(yōu)點(diǎn)焊接強(qiáng)度及質(zhì)量高創(chuàng)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Requirestighttolerances要求外牆支撐堅(jiān)固良好Requiresrigidside-wallsupport工件尺寸較小Partsizesmall不規(guī)則形狀I(lǐng)rregularshapes直角/轉(zhuǎn)角SharpCorners

Avoid避免Preferred優(yōu)先選擇孔洞及轉(zhuǎn)折HolesandBendsSemi-Crystalline

Resins半結(jié)晶塑膠Amorphous

Resins非結(jié)晶塑膠PotentialLackofWeld

inthisArea可能在此區(qū)域無(wú)熔接Void缺口Horn肢節(jié)潛在性出現(xiàn)斷裂的地方焊頭焊頭之接觸HornContactCorrect正確CouplingSurface聯(lián)結(jié)接觸面Incorrect不正確TooSmall接觸面太小焊頭之接觸HornContactFlangeaddedforhorncontactdirectlyoverweldarea針對(duì)焊頭接觸之額外凸緣要垂直地超過熔接區(qū)域其他設(shè)計(jì)之考慮OtherDesignConsiderations直角/轉(zhuǎn)角SharpCorners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HornContact超聲波鉚接低矮型平頭鉚接

BeforeAfter焊頭設(shè)計(jì)考量DesignConsiderations上層材料需比下層材料薄TopSheetThicknessMustBeLessThanBottomSheetThickness材料需平整SheetsShouldBeFlat點(diǎn)焊之優(yōu)點(diǎn)

AdvantagesofSpotWelding快速之循環(huán)時(shí)間FastCycleTime無(wú)需夾具或溶劑NoExtraFastenersOrAdhesivesNeeded無(wú)需特殊治具(一般而言)NoSpecialFixturingRequired(Generally)無(wú)需接口設(shè)計(jì)MoldedJointDesignUnnecessary可以手焊機(jī)方式完成工作CanBeDoneUsingAHand-heldWelder超聲波嵌插埋植Insertion埋植之剖面

CrossSectionOfInsertion2.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(lái)說，塑膠材質(zhì)熱變形系數(shù)、收縮率越小，焊接變形越?。涣慵旧韽?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15~30秒，而很大的制件需幾分鐘。焊接結(jié)構(gòu)

a≥0.5b≥1.0c≥1.5

注：a≥0.8mm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)

a<60a>80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驭祅表示）及制品變形量參考尺寸

Φnh

~500.450~1000.6100~1501.0150~3001.5熱板焊接溫度設(shè)定一般情況下：熱模溫度Ｔ設(shè)定在所焊接材質(zhì)熔融溫度Ｔm以上２０～３０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(℃）

pom280

ppo300abs260

聚砜480３.旋轉(zhuǎn)焊工藝特性具有回轉(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．

焊接結(jié)構(gòu)垂直端面?zhèn)让婕羟袇⒖汲叽?/p>

零件尺寸

單邊干涉量

最大公差

≤50mm

0.3~0.4mm

+0.05mm

50~80mm

0.4

~0.5mm

+0.075mm

80~120mm

0.5

~0.6mm

+0.1mm120~180mm0.6~0.8mm+0.15mm

斜坡1-對(duì)接接頭；2-槽舌接合；3-帶收集器的T、G接合 4-斜坡接合；5-剪切接合工藝參數(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)間線性振動(dòng)摩擦焊三、常見塑膠焊接特性：1.超聲波焊接①分析

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)(latticestructure)，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(energybarrier)，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(latentheat)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。

比熱溫度結(jié)晶性非結(jié)晶性Amorphous軟化溫度融溶溫度熔化特性常見塑膠焊接性能對(duì)照表材料焊接（近場(chǎng)）焊接（遠(yuǎn)場(chǎng)）鉚