塑料焊接培训n

塑料分料热塑性塑料热塑性塑料指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯烃及其共聚物、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动．冷却变硬的过程是物理变化。热塑性塑料又可再区分为通用塑料、通用工程塑料、高性能工程塑料等三类。主要的热塑性塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗称有机玻璃）、聚氯乙烯（PVC）、尼龙（Nylon）、聚碳酸酯（PC）、聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（特富龙，

PTFE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)等。热固性塑料第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应－交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三度的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等在恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料，最常用的应该是炒锅把手和高低压电器。常用的热固性塑料品种有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。热塑性弹性体在室温下呈橡胶弹性，加热又能流动的弹性体叫做热塑性弹性体。SBS嵌段共聚物就是一种。两端位聚苯乙烯硬段，玻璃化温度高于室温。中间为玻璃化温度低于室温的橡胶段－聚丁二烯（PB）段。PS段聚集在一起称为“微区”。这些微区分散在周围大量的橡胶弹性链段之间，为分散相，形成物理交联，阻止聚合物链的冷流。中间软段形成连续的橡胶相呈现高弹性，在通常使用温度下，这种共聚物几乎与普通的硫化橡胶没有区别，但它们的分子链间无共价键交联，当温度超过PS的玻璃化温度时，PS“微区”破坏，可进行流动成型，又具有热塑性。热塑性塑胶焊接知识一.塑胶焊接方式、原理及应用二.焊接结构设计三.常用塑胶材料焊接特性一.塑胶焊接方式、原理及应用焊接方式

1.超声波焊接

2.热板焊接

3.旋转焊接

4.振动摩擦焊接原理超声波焊接通过设备换能器，将电能量转换成机械振动能量，由焊接模将振动能量传递到被焊接工件，进而使被焊接工件接触面产生高频撞击达到焊接效果。換能器振幅ConverterAmplitude40kHz10microns20kHz

20microns15kHz

30microns30kHz15microns超音波原理UltrasonicTheory橫向運動TransverseMotion5”3.5~4”此區域之振幅為最均勻為邊緣上之橫行運動之力為工件面上之垂直運動之力Horn热板焊通过一个电加热板，在一定温度范围内，将需要进行焊接的塑料零件通过直接接触（直热式），加热到熔融状态后，借助外力压合在一起，冷却固化后达到焊接效果。

旋转焊被焊接工件在外力作用下，焊接件间以焊接结构的回转中心作相对圆周运动，焊接结构间由于摩擦而产生热量达到熔融状态，最终达到焊接效果。（线性）振动摩擦焊线性振动摩擦焊接利用在两个待焊工件接触面所产生的摩擦热能来使塑料熔化。热能来自一定压力下，一个工件在另一个表面以一定的位移或振幅往复的移动。一旦达到预期的焊接程度，振动就会停止，同时仍旧会有一定的压力施加于两个工件上，使刚刚焊接好的部分冷却、固化，从而达到焊接效果。应用超声波焊接

焊接

铆焊

埋植

点焊

切割\封口

热板焊

焊接：理论上，但凡热塑性塑料，只要结构允许，都可以采用热板焊接方式实现零配件间的连接并达到密封效果;除了可于同种材料的焊接外，可用于特性接近的不同材料的焊接

铆接

旋转焊

用來連接具有旋轉對稱接合表面的製件，是具有圆柱形焊接结构胶件最有效的焊接工艺

振动摩擦焊

振動焊接適用于几乎所有的熱塑性塑料制品间的焊接，往复運動方向上具有允許的無約束運動焊縫的製件，中型或大型製件。二.常用焊接结构设计１.超声波焊接基本的导熔结构導熔線之優點減少溢膠減少熔接時間减少焊接溢料TEMPTIMETEMPTIME導熔線之限制对于（半）結晶塑料,熔接強度有限，且密封可靠性较差平面度要求较高階梯熔接面

BeforeAfter+0.010"to0.025"(0.25to0.64mm)W8W8W3(min.0.023"[0.6mm])SlipFitW4W(min.0.080"[2mm])不同结构使用场所选择合适的导熔结构槽舌型咬花面設計0.13～0.29 75μm0.30～0.44 115μm0.45以上 150μm导熔线高度咬花面深度可提高焊接質量,焊接強度和降低焊接完成的容易程度.咬花面設計

EnergyDirectorwithOpposingTexturedSurface剪切式结构熔接前之示意圖熔接深度Interference干涉量

底模最小導入之尺寸0.5mm熔接後之示意圖参考设计尺寸

零件尺寸

单边干涉量

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:熔接深度推荐值1.25W最小值0.5W最大值1.75W(W=壁厚)剪切式熔接之優點焊接强度及质量高創造一個堅固密封保證適用於所有的塑膠材質

剪切式之限制緊密公差之要求Requirestighttolerances要求外牆支撐堅固良好Requiresrigidside-wallsupport工件尺寸較小Partsizesmall不規則形狀Irregularshapes直角/轉角SharpCorners

Avoid避免Preferred優先選擇孔洞及轉折HolesandBendsSemi-Crystalline

Resins半結晶塑膠Amorphous

Resins非結晶塑膠PotentialLackofWeld

inthisArea可能在此區域無熔接Void缺口Horn肢節潜在性出現斷裂的地方焊頭焊頭之接觸HornContactCorrect正確CouplingSurface聯結接觸面Incorrect不正確TooSmall接觸面太小焊頭之接觸HornContactFlangeaddedforhorncontactdirectlyoverweldarea針對焊頭接觸之額外凸緣要垂直地超過熔接區域其他設計之考慮OtherDesignConsiderations直角/轉角SharpCorners孔洞及轉折Holes&Bends附屬物Appendages隔膜(薄膜效應)Diaphragmming焊頭之接觸HornContact超声波铆接低矮型平頭鉚接

BeforeAfter焊頭設計考量DesignConsiderations上層材料需比下層材料薄TopSheetThicknessMustBeLessThanBottomSheetThickness材料需平整SheetsShouldBeFlat點焊之優點

AdvantagesofSpotWelding快速之循環時間FastCycleTime無需夾具或溶劑NoExtraFastenersOrAdhesivesNeeded無需特殊治具(一般而言)NoSpecialFixturingRequired(Generally)無需接口設計MoldedJointDesignUnnecessary可以手焊機方式完成工作CanBeDoneUsingAHand-heldWelder超声波嵌插埋植Insertion埋植之剖面

CrossSectionOfInsertion2.热板焊工艺特性

塑料热板焊接，是通过一个电加热板，在一定温度范围内，将需要进行焊接的塑料零件通过直接接触（直热式），加热到熔融状态后，借助外力压合在一起，冷却固化后达到焊接效果。由于零件经由电加热板进行二次局部加热，在工艺周期时间内，零件局部受热升温至熔融温度范围，因而此种工艺不可避免地存在因焊接而导致的变形，变形的程度由于塑胶材质、制品结构、熔接深度不同而存在较大差异；一般来说，塑胶材质热变形系数、收缩率越小，焊接变形越小；零件本身强度越好，焊接变形越小。由于不同的模具表面温度能各适用于两种不同的热塑性材料，因此该工艺最适于不同材料的焊接；热板焊接可达到很高的焊接强度，工艺的周期相对较长，小制件需15~30秒，而很大的制件需几分钟。焊接结构

a≥0.5b≥1.0c≥1.5

注：a≥0.8mm产品定位结构为确保产品焊接品质，产品本身须设计可靠的外部定位结构，避免出现以类似曲面结构作为定位基准

不好可行为确保产品在焊接工装或模具上能有效固定，产品须设置可供机械抓夹的结构

a<60a>80热板焊熔接深度h熔接深度主要取决于产品焊接面大小（以Φn表示）及制品变形量参考尺寸

Φnh

~500.450~1000.6100~1501.0150~3001.5热板焊接温度设定一般情况下：热模温度Ｔ设定在所焊接材质熔融温度Ｔm以上２０～３０度左右，且低于所焊接材质产生分解等质变温度参考模温如下材质模温(℃）

pom280

ppo300abs260

聚砜480３.旋转焊工艺特性具有回转焊接结构的制件，在外力作用下，焊接面紧密压合在一起，同时，待焊接制件间产生以焊接结构回转中心为圆心的相对圆周运动；焊接面由于摩擦生热并熔融；可适用于任何具有回转焊接结构的热塑性制件的焊接；多數熱塑性塑膠可達到強的氣密焊接效果．

焊接结构垂直端面侧面剪切参考尺寸

零件尺寸

单边干涉量

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-剪切接合工艺参数剪切速率：指在任一工件焊接接触面上任意点相对于另一工件焊接面的相对线速度，因材质不同而不同焊接压力：焊接面间的相互作用力焊接时间：焊接面在外力作用下压合在一起并产生相对运动到停止相对运动的时间线性振动摩擦焊三、常见塑胶焊接特性：1.超声波焊接①分析

热塑性塑料非結晶性结（半）結晶性结晶性(Crystalline)塑料

塑料高分子链排列整齐，在凝固过程中有晶核(nuclei)到晶球(spherulites)的生成过程，并依照固定样式排列高分子链。一般而言，由于具备晶格结构(latticestructure)，因此在发生相变化如熔解时，须突破结构的能量障壁(energybarrier)，使晶格结构崩溃。因此结晶性塑料具备明显的相转移温度及潜热(latentheat)值。结晶性塑料的特性为不透明(opacity)、在链排列方向及垂直排列方向不均匀的物理性质(各向异性，anisotropic)，以及明显而狭窄的相变化区域。

常见的结晶性塑料包括:PE(Xc=80%)、PP(Xc=5O%)、POM(Xc=99%)、PEO、PPO、Nylon(Xc=35%)等等。

比熱溫度結晶性非結晶性Amorphous软化溫度融溶溫度熔化特性常见塑胶焊接性能对照表材料焊接（近场）焊接（远场）铆