影響超聲波塑料焊接的因素及焊接技術(shù)的種類

隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，塑料以其重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。在工程上塑料焊條要求材料的成分與被焊接材料的成分相同，但材料的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)要比被焊接材料的強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)，這樣才能保證焊接強(qiáng)度。你可以將斷開的塑料件，直接把斷開的兩半用焊槍吹熔、然后壓接上去。缺點(diǎn)是外形尺寸會(huì)比原來的要小。那么塑料焊接究竟有哪些因素影響因素，有哪些種類的焊接方式？

一、影響焊接質(zhì)量的因素

在進(jìn)行焊接時(shí)，壓力、時(shí)間、吸熱量（熔融量）是確保焊接質(zhì)量的三要素。

1.壓力

2.時(shí)間

3.熔融量

二、其他影響焊接質(zhì)量的因素

1.塑料的吸濕性

如果焊接潮濕的塑料制品，內(nèi)含的水分會(huì)在受熱后化為蒸氣跑出而在焊面上出現(xiàn)氣泡，使焊接面密封性能減弱。吸濕較為嚴(yán)重的材料有PA、ABS、PMMA等。用這些材料做的制品，焊前必須進(jìn)行干燥處理。

2.塑料中的填充物

如玻璃纖維、滑石粉、云母等，它們改變了材料的物理特性。塑料中填充料的含量同塑料的可焊性和焊接質(zhì)量有很大的關(guān)系。填充物含量低于20％的塑料可以正常進(jìn)行焊接，不需要進(jìn)行特殊的處理。填充物含量超過30％時(shí)，由于表面塑料比例不足，分子間融合的不夠，會(huì)降低密封性。

3.焊接面的清潔

焊接表面必須清潔沒有雜質(zhì)，才能保證足夠的焊接強(qiáng)度和氣密性。

在選取正確的焊接的材料和排除了影響焊接效果的不利因素外，還要根據(jù)材料種類的制品形狀、成本的高低采取適當(dāng)?shù)暮附臃椒ā?/span>

三、塑料焊接技術(shù)的種類

按所采用的加熱軟化方式的不同，塑料焊接方法可分為通過外加熱源軟化、通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式軟化、和通過電磁作用軟化幾種。

（一）、通過外加熱源方式軟化的焊接技術(shù)有以下幾種：

1.熱板焊接

可能是簡(jiǎn)單的塑料焊接技術(shù)，但這種方式特別適合于需要大面積焊接面的大型塑料件的焊接，一般是平面電熱板將需焊接的兩平面熔融軟化后迅速移去電熱板合并兩平面并加力至冷卻。這種方法焊接裝置簡(jiǎn)單，焊接強(qiáng)度高，制品、焊接部的形狀設(shè)計(jì)相對(duì)來說比較容易。但由于熱板產(chǎn)生的熱量使制品軟化，周期較長(zhǎng)；熔融的樹脂會(huì)粘附到電熱板上且不易清理（電熱板表面涂F4可減輕這種現(xiàn)象），時(shí)間長(zhǎng)了形成雜質(zhì)影響粘接強(qiáng)度；需嚴(yán)格控制壓力和時(shí)間保證適當(dāng)?shù)娜廴诹?；?dāng)不同種類的樹脂或金屬與樹脂相接合進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度不足的現(xiàn)象。

2.熱風(fēng)焊接

當(dāng)熱風(fēng)氣流直接吹向接縫區(qū)時(shí)，導(dǎo)致接縫區(qū)與母材同材質(zhì)的填充焊絲熔化。通過填充材料與被焊塑料熔化在一起而形成焊縫。這種焊接方法焊接設(shè)備輕巧容易攜帶，但對(duì)操作者的焊接技能要求比較高。

3.熱棒和脈沖焊接

這兩項(xiàng)技術(shù)主要用在連接厚度較小的塑料薄膜的焊接。并且這兩種方法相似，都是將兩片薄膜緊壓在一起，利用熱棒或鎳鉻絲產(chǎn)生的瞬間熱量完成焊接。

（二）、通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式軟化完成焊接的方法有：

1.按運(yùn)動(dòng)軌道可分為直線型和旋轉(zhuǎn)型

直線型可用于直線焊縫的焊接和平面焊接的焊接，旋轉(zhuǎn)型可用于圓形焊縫的焊接。在利用壓力下的兩部分在磨擦過程中產(chǎn)生的磨擦熱量使接觸部分的塑料熔融軟化，對(duì)正固定直到凝結(jié)牢固。

2.超聲波焊接

超聲波焊接就是使用高頻機(jī)械能軟化或熔化接縫處的熱塑性塑料。被連接部分在壓力作用下固定在一起，然后再經(jīng)過頻率通常為20或40千赫的超聲波振動(dòng)，換能器把大功率振動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的機(jī)械能，施加于所需焊接的塑料件的接觸界面，焊件接合處劇烈擦瞬間產(chǎn)生高熱量，從而使分子交替熔合，從而達(dá)到焊接效果。

超聲波焊接過程很快，焊接時(shí)間不到一秒，并且很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在電子、電器、汽車零件、塑料玩具、文具用品、日用品、工藝品、化妝品等各個(gè)行業(yè)廣泛應(yīng)用。

運(yùn)動(dòng)方式焊接是一種自動(dòng)焊接過程，都需要專用焊接設(shè)備。一旦確定了正確的焊接參數(shù)，操作工即可穩(wěn)定生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是：快速、靈活、焊接過短穩(wěn)定且不需焊劑或保護(hù)氣體，也不產(chǎn)生有害氣體或熔渣，產(chǎn)品焊接質(zhì)量有保證。

3.高頻焊接

高頻焊接是利用電磁感應(yīng)原理高頻感應(yīng)加熱技術(shù)，穿透塑料制品對(duì)埋藏于塑料件內(nèi)部的感應(yīng)體或磁性塑料產(chǎn)生感應(yīng)加熱，被焊塑料在快速交變電場(chǎng)中可以產(chǎn)生熱量而使需焊接部位迅速軟化熔融，繼而填充接口間隙，并以完善的機(jī)械裝置輔助達(dá)到完美焊接。產(chǎn)生高頻感應(yīng)的常用的方法是，利用高頻電流通過線圈，從而得到一個(gè)強(qiáng)大的高頻磁場(chǎng)。感應(yīng)體（即發(fā)熱體）一般為鐵、鋁、不銹鋼等材料，但也使用通過添加磁性物質(zhì)加工而成的磁性復(fù)合塑料。通過這種方法焊接制作的產(chǎn)品包括文具夾，可充氣物品，防水衣和血袋等。

4.紅外線焊接

這項(xiàng)技術(shù)類似于電熱板焊接，將需要焊接的兩部分固定在貼近電熱板的地方但不與電熱板接觸。在熱輻射的作用下，連接部分被熔融，然后移去熱源，將兩部分對(duì)接，壓在一起完成焊接。這種方式不產(chǎn)生焊渣、無污染，焊接強(qiáng)度大，主要用于PVDF、PP等精度要求很高的管路系統(tǒng)的連接。

5.激光焊接

20世紀(jì)70年代，激光開始被應(yīng)用到塑料焊接上。它的原理是將激光產(chǎn)生的光束（通常存在于電磁光譜紅外線區(qū)的集束強(qiáng)輻射波）通過反射鏡、透鏡或光纖組成的光路系統(tǒng)，聚焦于待焊接區(qū)域，形成熱作用區(qū)，在熱作用區(qū)中的塑料被軟化熔融，在隨后的凝固過程中，已融化的材料形成接頭，待焊接的部件即被連接起來，通常用于PMMA、PC、ABS、LDPE、HDPE、PVC、PA6、PA66、PS等透光性好的材料，在熱作用區(qū)添加碳黑等吸收劑增強(qiáng)吸熱效果。塑料激光焊接的優(yōu)點(diǎn)較多：焊接速度快、精度高；自動(dòng)化、精密數(shù)控容易實(shí)現(xiàn)；成本相對(duì)較低。因此，塑料激光焊接技術(shù)在汽車、醫(yī)療器械、包裝等領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。

除了塑料和塑料之間的焊接，由于汽車工業(yè)輕體結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)效益的需要，有些產(chǎn)品還需要塑料與金屬的混合連接，塑料熱鉚接技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這種熱鉚技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，安全可靠，使塑料和金屬部件以極佳承擔(dān)載荷的方式結(jié)合，產(chǎn)品質(zhì)量減小，經(jīng)濟(jì)性提高。在采用鉚焊法，可以通過把一個(gè)整體模制預(yù)留的塑料軸銷（鉚樁）加熱軟化再經(jīng)冷模頭沖壓變形后將部件鎖在一起（形成鉚釘帽?！盁針丁保?，因而更為方便、經(jīng)濟(jì)。