热塑性塑料的焊接
通常认为热塑性焊接是不可逆的.少数工艺如感应焊接可生产可逆组装件.至于选择哪种方法应在制件没计初作出,因为焊接方法对制件设计的要求可能是重要的,且不同焊接方法同差别显蓍.
1. 超声焊接 2. 振动焊接 3. 旋转焊接 4. 热板焊接 5. 感应焊接 6. 接触(电阻)焊 7. 热气焊接 8. 挤出焊接
热气焊接技术通常用来焊接塑料管,片或半成品制品而不是注塑成型制件.但许多热塑性模塑制件,特别是热塑性汽车盘是用热气焊接技术修复的,另外热气焊接有时用来制备塑料样模制件.
超声焊接
焊接热塑性制件的最普通的方法是超声焊接.这种方法是采用低振幅,高频率(超声)振动能量使表面和分子摩擦产生焊接相连垫塑性制件所需的热量.(正弦超声振动)
超声焊接在20-50kHz的频率范围内发生,其一般振幅范围为15-60um.在低达15kHz(较高振幅)的声频有时用于较大制件或较软材料.焊接过程通常在0.5-1.5s内发生.焊接工艺娈量包括焊接时间,焊头位置和焊接压力.超声焊接设备通常用来焊接中,小尺寸的热塑性塑料制件,而很大的制件可用多点焊接.
超声焊接方法可根据焊接时间或焊缝位置(塌陷距离)或焊接能量控制.也对焊接压力和冷却时间提供附加控制.
超声焊接设备一般不是在20kHz就是在40kHz频率下运行.20kHz装置更常用. 接头设计:第一类即最常用的接头类型,在被连接表面的垂直方向上利用超声振动.对接和Z形接合归入这一类,适用于多数聚合物.第二类超声焊接接头包括与接头表面平行的振动,形成剪切状态.各种类型的剪切和嵌接归入第二类.
能量控制嚣接点与无定形材料一起使用最佳,图1所示较大的能量控制嚣结可在一些不密闭的半结晶材料中应用.
對接接頭不良的對接接頭設計焊接時間過長焊接能量過大擠出焊體導致外觀缺陷帶有能量導向囂的對接接頭改出的對接接頭設計焊接時間縮短焊接能量減少擠出的溢料(可見)附加的溢料收集囂焊接面積減少擠出熔體沒有形成品外觀無缺陷Z形接頭改進的耐剪切性有助部件定位擠出熔體沒形成外觀缺陷典型的能量控制囂尺寸/mm無定形聚合物h@半結晶聚合物尺寸小部件大部件小部件大部件@ 图1 无定形和半结晶聚合物所用的能量导向嚣的近似尺寸 此图所示的焊接接头是对普通能量控制接头设计的独特的改进.下面式件用一个粗糙或有纹理的表面改进.将会提高焊接质量,焊接强度和焊接完成的容易程度.其它许多有纹理的接头外形也是可行. 溢料问题可通过把溢料污染槽引入接关设计中而降低,为安全,一般溢料槽设计至少10%的过度体积容量. ＊紧压接头:为了使溢料形成的可能性最小,紧压接头设计的目的是阻挡熔体或将熔体保持在熔区内.紧压接头对半结晶的塑料材料如尼龙是有用的.因为接关结构更复杂,紧压接关所需的制件配合公差相对严格.与三角能量导向嚣焊接相比,较大的接头结构也需要附加振幅和焊接能量.典型的紧压焊接几何结构如图2所示. 15°錐度 图2 典型的超声紧压焊接结构 制件找平 简单对接没有任何措施解决制件相互找平或对中.制件找平更适于用模塑定位销或双头螺完成.而z形接能自动找平,且在使用时耐拉伸且改进了搞剪切负荷性.并能消除外部溢料. 滑動間隙或0.20-0.64mm或0.20-0.64mm 图3 超声焊接工艺用的典型z开接头设计 (a) 焊接前的z接头: (b)焊接后的z形接头:(c)改进的 z形接头:台阶附带肩部掩盖了不平性,结果使外观改进 ＊槽舌接合不但提供了剪切强度而且提供了拉伸强度.这种接合是自对中的,接合区域的壁厚必须相对大以适应槽舌接合设计.另外,制件公差要求相对严.间隔加强筋改善了接头找平.
热塑性塑料的焊接资料
