热塑性塑料的焊接专题讲座

1、 本文由ljl127贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 >> 探讨产品设计、外观设计与使用功能<<诚征斑竹>> 我的收件箱 (1 新) 中国模具论坛 机械技术中心 工业设计 浏览：热塑性塑料 的焊接专题讲座 您是本帖的第 236 个阅读者 贴子主题： * 贴子主题：热塑性塑料的焊接专题讲座 cbtamoi 楼 主 等级：技术员 文章：148 积分：177 魅力：1 现金：451 门派：塑料模 具 注册：2003-412 鲜花 鸡蛋(0) 热塑性塑料的焊接专题讲座 热塑性塑料的焊接 通常认为热塑性焊接是不

2、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. 3. 4. 5. 6. 7. 振动焊接 旋转焊接 热板焊接 感应焊接 接触(电阻)焊 热气焊接 (0) 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

3、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

4、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. 2003-11-13 1 5:31:00 cbtamoi 广告 沈阳钢中模具塑 料制品厂 承揽加工塑料模 具塑料制品 第 2 楼 等级：技术员 文章：148 积分：177 魅力：1 现金：451 门派：塑料模 具 注册：2003-412 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

5、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. 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

6、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. 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. 广告 沈阳钢中模具塑 2003-11-13 1 料制品厂 承揽加工塑料模 5:34:41 具塑料制品 cbta

7、moi 第 3 楼 等级：技术员 文章：148 积分：177 魅力：1 现金：451 门派：塑料模 具 注册：2003-4接头号时，一般推荐使 用剪切接。需要高强度，高 质量接碚的环形和矩形制件都用剪切接头。 剪切接头 号具有搭接制件壁部分， 当接头被焊接和相互依次嵌 入时， 搭接部分产生公差和局部剪切。 为了促进制件 找平，接头包含了调节部分。为了集中熔融能量，一 边上的阻碍物的顶角在初始接触面上降低。 因为融化 12 材料的温度在整个接触面上保持一致，制件被焊接 时，两表面熔融均匀。深度为 1.0-2.0mm 的使用 0.1 3-0.5mm 范围内的公差值。 为了防止在焊接过程中由 于公差

8、而产生的外部侧壁翘曲， 垂直的制件应尽可能 浅， 但在一边用剪切制件改进的槽舌接头可与较深的 拉伸制件一起使用， 提供中壁接头， 它使由于公差而 产生的侧壁翘曲最小。如图 5 所示。 图5 典型的超声焊接剪切接头设计和典型的中壁组装剪 切接头设计 （a） 焊接前的部件； （b）焊接后的部件 1-槽舌剪切接头： 有助于阻止部件向内弯曲； 2-支撑 夹具：目的是在焊接过程中阻止下面部件壁向外弯 曲；3-上面的部件；4-下面的部件 斜坡接合 斜坡接合设计也可为无定形和半结晶聚 合物提供高强度密封接头。 斜坡接合是自固定的且最 适合小尺寸的圆形或椭圆形制件。 斜坡接合的焊接能 量要求很高。 图6 超声

9、焊执着用典型的斜坡接合设计 （a） 斜坡接合； （b） 改进的斜坡接合（附加公差） 1- 溢料槽；2-夹具 斜坡接合具有 30°-60°的角且应该在±1°内装 配。 为附加的熔区材料厚度增加的 0.10-0.25mm 的公 差产生焊缝和溢料。 当从功能或审美上不能接受溢料 时，就使用收集器。 带嵌入密封装置的焊接 用嵌入的弹性密封圈或韧 性垫圈也可获得可靠的密封。 如图 7 所示接头制件装 有一个弹性环， 以改善用超声焊接接合可达到的密封 安全性，或在连续的周边焊接不可能的情况下使用。 图 7 超声焊接制件通常需要密封接头 1- 能量导向器； 2- 弹性

10、密封 电栓焊 超声焊接设备也可生产电栓焊和销套触点 焊接。 在不需要密封接头的应用中， 销套接头可用来 连接相同的塑料材料。 图 8 超声焊接设备可形成销孔型剪切接头 1-溢料收集器;2-焊接前;3-焊接后 *超声铆焊 超声焊接的变异是超声铆焊.即把一个热 塑性制件固定在另一个不同材料的制件上的方法.铆 钉或凸台在底部应该 有十分大的半径或圆角,以防 裂纹或熔融.为了集中超声能量，凸台的顶端应该设 计成与焊头的初始接触最小。 凸台顶部可以是平的或 圆锥形的，半结晶或填充的聚合物以圆锥形的较佳。 超声铆焊的完整性取决于铆钉和焊头之间的精确容 量关系。 广告 沈阳钢中模具塑 2003-11-13

11、1 料制品厂 承揽加工塑料模 5:35:11 具塑料制品 cbtamoi 第 4 楼 等级：技术员 文章：148 积分：177 魅力：1 现金：451 门派：塑料模 具 注册：2003-412 图 9 超声焊接设备可生产铆焊或各种结构 1- 1.6mm 的铆钉；2-尖锥触发熔融；3-14. 0mm 的铆钉 标准铆焊 直径在 1.6-4.0mm 这间的平头铆钉。刚 性和柔性的不耐磨热塑性塑料推荐使用标准外形。 半球形铆焊 直径小于 1.6mm 的铆钉建议用在半球 形铆焊上。对耐磨塑料是合适的。 溢流式铆焊 溢流式铆焊用在要求表面为平的或隆 起的及锁信制件的厚度被允许使用的应用中。 空心铆焊 直径

12、大于 4mm 的凸台或铆钉去芯后可生 盲孔凸台。 如图 10 所示 当啮合制件中不允许有通孔时， 超声焊 接设备也能形成机械互锁。 模制塑料铆钉 （与用于铆 焊的类似） 和在啮合制件中的盲倒角可形成以公差为 基础 （假设带倒角的制件不融化） 的真正的机械接合。 图 10 用超声焊接形成机械互锁的示例 1-带软化和变形铆钉的热塑性部件； 2-具有倒角的啮 合部件；3-超声波焊头 超声焊接的材料因素 超声焊接操作适合于多数热 塑性材料。 ? 1 无定形聚合物，特别是室温下外于玻璃 态的无定形物， 通常是焊接工艺的好的候选材料。 玻 璃态无定形聚合物具有良好的透射性能， 允许用看近 场和远场焊接技术

13、成功焊接。 当材料较软时， 开定形 材料的超声焊接就成问题。如：焊接高冲击 ps 将比 焊接通用 ps 一般需要更多能量和附加振幅。 ? 2 半结晶聚合物一般更难用超声能量焊 接.增加由焊接体系发射的能量值 （即增加振幅） 缩 ； 短焊头/制件接触面与接头接口间的距离;使用近场 超声焊接技术;使用振幅高达 0.05-0.15mm 的焊头. 这些高焊接振幅需要使用钛焊头.当需要高强度、密 封组装时， 剪切接头和斜坡接合对半结晶聚合物都适 用。 ? 3 焊接吸湿性聚合物：模塑后马上焊接制 件（在它们仍是干燥时） ；焊接前干燥制件；焊接前 把制件存放在干燥器内。 空间 ASP 数据库动态空 2003

14、-11-13 1 间 300 元/年，带自主控制面 5:36:09 板 QQ:248107 cbtamoi 第 5 楼 等级：技术员 文章：148 积分：177 魅力：1 振动焊接 振动焊接是摩擦焊接过程，其间被焊接的制件在 现金：451 门派：塑料模 具 注册：2003-412 压力下磨擦到一起直到生成的磨擦和剪切热量使头 蚧面达到充分熔融状态。 一旦熔融膜已经形成渗入到 足够深的沓接区域， 相对运动停止， 在压力作用下焊 缝冷却并固化。 振动焊接适用几乎所有的热塑笥塑料， 往复运动方向 上具有允许的无约束运动焊缝的制件， 中型或大型制 件。 振动焊接的材料因素与超声焊接类似： 无定形材料比

15、 半结晶聚合物更适合采用振动焊接的类似。 ? 环形振动焊接 可连接焊区尺寸与焊区到 旋转轴的距离近似相等的制件。 ? 线性振动焊接 用在允许一个方向上线性 振动的成套制件上。 接头 当被连接的整个表面是平的或稍向平面外弯曲 时，对制件来说振动焊接工艺是最理想的。 图 11 振动焊接用典型接头设计 (a) 焊接前的标准对接接头； (b) 焊接后的标准对接 接头； (c) 用溢料收集改进的对接接头 1- 焊接设备沟槽；2-单平面分型线；3-焊接溢料；4 -带溢料收集器的接合 旋转焊接 旋转焊接用来连接具有旋转对称接合表面的制件， 它 属磨擦焊接工艺。 是连接可大可小的圆柱形热塑性塑 料制件的最有效

16、的工艺。 用旋转焊接技术组装的制件 常常具有与周边垂直的连接板等特征。 它的生要加工 变量是相对剪切速率、 焊接压力和焊接时间。 旋转焊 接的接头强度取决于材料、 接头设计和所用的加工条 件； 多数热塑性塑料可达到强的气密封接焊缝。 旋转 焊接对透射性能不好的材料特别合适。 图 12 旋转焊接工艺用的典型的基本接头结构 1-对接接头；2-槽舌接合；3-带收集器的 T、G 接合 4-斜坡接合；5-剪切接合 电磁焊接 电磁焊接 （电感焊接） 是利用能达到熔化温度的电感 能量连接热塑性制件的方法。也被称作特种插入焊 接，此间磁致旋光聚合插入物被一个高频电磁场加 热。 焊接材料一般是磁致旋光的填充聚合

17、物 它是由和制 ， 件材料相同的聚合物或兼容的聚合物制造的 这种强 。 磁性填充聚合物包括细分散的、微米尺寸的铁粒子、 氧化铁粒子、 不锈钢粒子或其它磁性物质， 它们成为 电磁能的靶子。 按体积计算的强磁性粉的装填量通常 少于 15%当施加在制件上的力在焊接接头处产生剪 切时， 焊缝最结实。 实际中最常用的接头是槽舌接头 和 Z 形接合。感应焊接需要使 用具有附加成本的嵌 入焊接材料， 且很不适合与含有电磁敏感零件的制件 如金属 2003-11-13 1 5:36:32 cbtamoi 广告 沈阳钢中模具塑 料制品厂 承揽加工塑料模 具塑料制品 第 6 楼 等级：技术员 文章：148 积分：1

18、77 魅力：1 现金：451 门派：塑料模 具 注册：2003-412 图 13 电磁焊接用的典型接头结构 (a) 平型到槽纹接头 (b) 舌状到槽纹接头 (c) 剪切接头 (d) Z 形接头 接触（电阻）焊 接触电阻焊 电导线或条带被直接放入接头界面，电 线连接在电路中且用电阻损失直接加热。 热量通过导 热性传递给相邻的塑料材料， 因此塑性固体在局部区 域软化或溶化。断电后，焊接区或冷却，压力使啮合 制件彼此接触。 设备要求最低， 焊接过程简单且速度 快， 特别适合于焊接很大的制件。 但需要损失加热电 线，焊接后电线保留在原位，增加了加工成本，且电 线的存在也对成品的焊缝强度有不利影响。 热

19、板焊接 热板焊接（对平型制件） ，它是用电加热金属模具使 被连接塑料制件表面软化的热塑性焊接过程。 几乎适 用于所有的或大或小的热塑性制件。 特别适合焊接较 软的半结晶热塑性塑料如 PE 或 PP。 由于不同的模具 表面温度能名适用于两种不同的热塑性材料， 此工艺 最适于焊接不同的材料。 热板焊接可达到很高的焊接 强度。但此工艺的周期可能相对长，小制件需 15s， 而很大的制件需几分钟。 热气焊接 热气焊接是广泛用于连接热塑性型材和片材生产很 大制件的焊接方法。 适用于需要局部组装的较小的注 塑成型制件、热塑性制件的修理及样模制件的制造。 用与被焊接制件相同的聚合物品牌生产焊条是重要 的 广告

20、 沈阳钢中模具塑 2003-11-13 1 料制品厂 承揽加工塑料模 5:36:53 具塑料制品 cbtamoi 第 7 楼 等级：技术员 文章：148 积分：177 魅力：1 现金：451 门派：塑料模 具 注册：2003-4挤出焊接 挤出焊接是由热气焊接发展而来的焊接方法。 主要较 大片型结构的自动焊接。 粘接 黏合剂可用来连接相同原料聚合物的塑料制件， 一般 用来边接由不同材料制造的制件。 使热固性塑料制件 12 相互连接， 或使塑料制件与金属连接。 黏合剂的优点 包括： ? 美观、设计灵活； ? 均匀的应力分布； ? ? ? ? 能够连接不同的材料； 能够提供大气水气体的严密封口； 柔

21、软黏合剂能缓冲振动； 能与薄而软的基材一起使用； 提供电绝缘和热绝缘性。 黏合剂的各种局限性： ? 接头性能不定性； ? 永久组装； ? ? ? 综合化学过程； 需要干净表面； 没有接头检测； 达到最大强度的时间。 黏合剂选择 特定应用的黏合剂的选择取决的因素包括：使用环 境、应力值、基材表面化学、基材刚性特性、基材热 膨胀系数、填缝要求和应用方法。 溶剂粘接 溶剂粘接是可以组装某些热塑性制件的方法， 最常用 于无定形热塑性塑料制件上。 溶剂粘接是形成坚固的 无定形热塑性制件密封组装的简单的、 相对便宜的方 法。 溶剂的低黏度要求被粘接制件应该是不弯曲的且 用相对紧的公差模制。 广告 沈阳钢中

22、模具塑 2003-11-13 1 料制品厂 承揽加工塑料模 5:37:23 具塑料制品 cbtamoi 第 8 楼 等级：技术员 文章：148 积分：177 图片没能传上， 想要到 PRO/E 版下载附件， 大家对塑 魅力：1 现金：451 门派：塑料模 具 注册：2003-412 2003-11-13 2 0:17:55 yujie17 料的焊接（特别是超声焊接）发表意见。 广告 沈阳钢中模具塑 料制品厂 承揽加工塑料模 具塑料制品 第 9 楼 能提供原文件的压缩文件给我么？谢谢！ 头衔：模狂 等级：贵宾 威望：5 文章：585 积分：701 魅力：110 现金：603 门派：冲压制品 注册

23、：2002-8-15 2003-11-15 22:4 4:31 cbtamoi 广告 沈阳钢中模具塑料制品厂 承揽加工塑料模具塑料制品。 第 10 楼 我为模狂！ 等级：技术员 文章：148 积分：177 请查收 魅力：1 现金：451 门派：塑料模 具 注册：2003-412 2003-11-16 1 0:58:56 广告 沈阳钢中模具塑 料制品厂 承揽加工塑料模 具塑料制品 第 11 楼 dani <> 等级：小富翁 文章：59 积分：67 魅力：0 现金：53 门派：塑料模 具 注册：2003-720 能提供原文件的压缩文件给我么？谢谢！ E_mail: 广告 沈阳钢中模具塑

24、 2004-3-13 23: 料制品厂 承揽加工塑料模 20:47 具塑料制品 huahui77 第 12 楼 等级：技术员 文章：176 积分：178 魅力：0 现金：161 我的想法和楼的一样！谢谢！ ：. 门派：产品开 发 注册：2003-12 -20 天天都是好日子 广告 沈阳钢中模具塑 2004-3-14 15: 料制品厂 承揽加工塑料模 25:03 具塑料制品。 rdsimon 第 13 楼 等级：论坛小 康 文章：36 积分：36 魅力：0 现金：24 注册：2004-114 广告 沈阳钢中模具塑 2004-3-15 14: 料制品厂 承揽加工塑料模 00:09 具塑料制品 kater 第 14 楼 头衔：申请 中 等级：技术 员 文章：155 积分：160 魅力：0 现金：145 门派：产品 这个贴子已发表很久了，如方便也请给我一份，THANKS！ 感谢您一直以来对我的帮助！同时我将尽力协助您的工 作！ 国际免费顶级域名值得拥有！ 給我一份吧謝謝 开发 注册：2002 -10-29 2004-3-16 11:07:05 lp_wanggp <ab> 广告 沈阳钢中模具塑