塑料的多種焊接方法（三）
塑料的多種焊接方法（三）
塑料具有質(zhì)輕、耐沖擊性好、較好的透明性、絕緣性好、成型性好、著色性好、加工成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、汽車(chē)及日用產(chǎn)品中。塑料件最終使用性能很大程度上取決于塑料件之間的連接方式的。科學(xué)家及相關(guān)工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和實(shí)踐，開(kāi)發(fā)出很多不同的塑料連接方式。本文對(duì)這些塑料連接技術(shù)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，希望能對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員在塑料連接方式的選擇上提供參考。
13、旋轉(zhuǎn)焊接
旋轉(zhuǎn)摩擦式塑料焊接機(jī)一般用來(lái)焊接兩個(gè)圓形熱塑性塑料工件。焊接時(shí)，一個(gè)工件被固定在底模上，另一個(gè)工件在被固定的工件表面進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于有一定的壓力作用在兩個(gè)工件上，工件間摩擦產(chǎn)生的熱量可以使兩個(gè)工件的接觸面熔化并形成一個(gè)禁固且密閉的結(jié)合。其中定位旋熔是在設(shè)定時(shí)間旋轉(zhuǎn)，瞬間停在設(shè)定的位置上， 成為永久性的熔合。
14、熱板熔接
熱板熔接是指將要連接的兩塊塑料件的邊放到恒溫器控制的熱板上加熱直至表面熔化，然后采用較小的壓力將軟化了的兩表面壓在一起實(shí)現(xiàn)塑料件的連接，見(jiàn)圖。另外有一種常用的熱板熱合工藝，首先將需要連接的兩個(gè)部件疊放在一起，使用電熱管等途徑使熱合板發(fā)熱，熱合板下降至兩部件中的上部件，同時(shí)對(duì)熱合板施加一定的壓力，熱合板將兩部件接觸區(qū)域熔化然后固化連接在一起。這種工藝主要用于高分子樹(shù)脂膜材與塑料件件的密封連接。
15、熱氣體焊接
熱氣體焊接的方法有三種：點(diǎn)焊、永久熱氣體焊和擠焊。他們的基本原理一樣，通過(guò)電機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)帶走電熱絲所產(chǎn)生的熱量，從而得到流動(dòng)的熱空氣，使被焊接的兩個(gè)塑料件與焊條加熱呈熔融狀態(tài)而粘合在一起，從而達(dá)到焊接的目的。其中點(diǎn)焊用于永久焊接前將各件固定在一起。點(diǎn)焊為對(duì)材料進(jìn)行臨時(shí)焊接，不需要焊條即可完成，并且需要使用點(diǎn)焊焊嘴。
永久焊要使用與焊接的零件材料相同的焊條，焊嘴在焊接區(qū)域上以扇形來(lái)回迅速移動(dòng)，直到V型槽和焊條軟化到能夠焊接，通常用熱滾筒壓在一起。擠焊是指填充樹(shù)脂或者以顆粒的形式從漏斗處進(jìn)給或者以筒上的焊條的形式給出，然后從由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的單螺桿熔室中擠出，采用電熱圈或者熱氣體進(jìn)行加熱，結(jié)合面用連接在擠出機(jī)上的熱氣體預(yù)熱器進(jìn)行加熱，最后填充樹(shù)脂和被焊接件熔化而連為一體。
16、超聲波焊接
超聲波焊接是通過(guò)超聲波發(fā)生器將50/60Hz電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40KHz電能。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過(guò)換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，隨后機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過(guò)一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動(dòng)能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動(dòng)能量被通過(guò)摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個(gè)堅(jiān)固的分子鏈，達(dá)到焊接的目的，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波不僅可以被用來(lái)焊接硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜。
一套超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器，換能器/變幅桿/焊頭三聯(lián)組，模具和機(jī)架 。超聲波塑料焊接機(jī)的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的，振幅由換能器和變幅桿決定。
17、振動(dòng)焊接
振動(dòng)焊接工藝中有六個(gè)工藝參數(shù)：焊接時(shí)間、保壓時(shí)間、焊接壓力、振幅、頻率和電壓。振動(dòng)焊接分為：線(xiàn)性振動(dòng)焊接、軌道振動(dòng)焊接和角振動(dòng)焊接。
線(xiàn)性振動(dòng)摩擦焊接機(jī)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，從而形成緊密地結(jié)合。
軌道式振動(dòng)摩擦焊接是一種利用摩擦熱能焊接的方法。在進(jìn)行軌道式振動(dòng)摩擦焊接時(shí)，上部的工件以固定的速度進(jìn)行軌道運(yùn)動(dòng)——向各個(gè)方向的圓周運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)可以產(chǎn)生熱能，使兩個(gè)塑料件的焊接部分達(dá)到熔點(diǎn)。一旦塑料開(kāi)始熔化，運(yùn)動(dòng)就停止，兩個(gè)工件的焊接部分將凝固并牢牢的連接在一起。小的夾持力會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生最小程 度的變形，直徑在10英寸以?xún)?nèi)的工件可以用應(yīng)用軌道式振動(dòng)摩擦進(jìn)行焊接。
角振動(dòng)焊接是指一個(gè)工件圍繞一個(gè)支點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，目前很少出現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的角振動(dòng)焊機(jī)。
18、激光焊接
激光焊接技術(shù)是借助激光束產(chǎn)生的熱量使塑料接觸面熔化，進(jìn)而將熱塑性片材、薄膜或模塑零部件粘結(jié)在一起的技術(shù)。它最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，但是由于費(fèi)用昂貴，無(wú)法和更早的塑料粘接技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)，如振動(dòng)焊接技術(shù)、熱板焊接技術(shù)。但是從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，由于激光焊接技術(shù)所需要的設(shè)備費(fèi)用下降，該技術(shù)才漸漸受到人們的廣泛歡迎。
當(dāng)被粘接的塑料零部件是非常精密的材料(如電子元件)或要求無(wú)菌環(huán)境(如醫(yī)療器械和食品包裝)時(shí)，激光焊接技術(shù)就能派上很大用場(chǎng)。激光焊接技術(shù)速度快，特別適用于汽車(chē)塑料零部件的流水線(xiàn)加工。另外對(duì)于那些很難使用其它焊接方法粘接的復(fù)雜的幾何體，可以考慮使用激光焊接技術(shù)。
激光焊接的優(yōu)點(diǎn)主要有：焊接設(shè)備不需要和被粘結(jié)的塑料零部件相接觸；速度快；設(shè)備自動(dòng)化程度高，很方便的用于復(fù)雜塑料零部件加工；不會(huì)出現(xiàn)飛邊；焊接牢固；可以得到高精度的焊接件；無(wú)振動(dòng)技術(shù)； 能產(chǎn)生氣密性的或者真空密封結(jié)構(gòu)； 最小化熱損壞和熱變形； 可以將不同組成或不同顏色的樹(shù)脂粘結(jié)在一起。
19、熱金屬絲焊接
熱金屬絲焊也被稱(chēng)作電阻焊，使用金屬絲在連接的兩個(gè)塑料件之間傳遞熱量使得塑料件表面熔化，并施加一定的壓力而使其連接在一起。
金屬絲放置在要連接零件中的一個(gè)表面上，當(dāng)電流通過(guò)金屬絲時(shí)，利用他的電阻使金屬絲生熱，并將熱量傳遞給塑料件。焊接完后金屬絲仍留在塑料制品內(nèi)，而伸出連接處以外的部分在焊接后剪掉。一般會(huì)在零件上設(shè)計(jì)溝槽或其他的定位結(jié)構(gòu)保證金屬絲在合適的位置。
