塑料连接工艺

1/18塑料连接工艺

JoiningProcessesforPlastics主要目的：通过对本节内容的学习掌握哪种塑料能够焊接以及塑料焊接原理；了解塑料焊接的典型工艺及确保焊接质量对塑料焊接操作人员的要求。主要内容塑料的类型塑料焊接原理塑料焊接方法几种塑料焊接工艺介绍塑料焊工的培训与考试塑料的类型塑料是以合成或天然高分子化合物（树脂）为基本成份，加入适当的添加剂，在一定温度和压力下，经塑性变形加工而成的一类高分子材料（合成树脂是高分子化合物，也称聚合物）。塑料的结构是由链状分子构成，或称纤维状分子。与棉花的网状纤维相类似，是无序卷绕状。根据分子链的构造，塑料可分热塑性塑料、弹性塑料（合成橡胶）和热固性塑料。非交联链状分子 在室温下，通常处于软到硬、韧状态类型：热塑性塑料

粗网目的交联链状分子不能熔化，可膨胀及不溶解，类型：弹性塑料在室温下，通常处于弹性、软(合成橡胶) 状态。

细网目的交联链状分子不能熔化，不能膨胀及不溶解。类型：热固性塑料 在室温下，通常处于硬状态。塑料的基本结构与性能热塑性塑料在一定温度下，热塑性塑料可以达到热塑性状态乃至熔融流动，冷却后，又变成一定的形状。热塑性塑料的分子排列形式有2种，非结晶型和结晶型见下图。由于分子结构不同，其材料的强度性能也不同。非规则的卷绕：非结晶型非结晶区如玻璃透明结晶型：乳状（不透明）纤维状分子

热塑性塑料的构造弹性塑料

该类塑料由于内部结构的原因（粗网目交联链状分子结构），而不能熔化，不能达到热塑性状态，故不具备可焊性。热固性塑料

这类塑料由于内部结构的原因（细网目交联链状分子结构）在受热时不会变软，一直处于硬状态，直到破坏，因此不具备可焊性。从另一角度看，能够进行焊接的塑料，其材料熔化指数MFI应在某一范围。德国标准DIN53735对此做了规定。在DIN16776中给出了MFI的分类组别。德国焊接学会规程2201TI给出了HDPE熔化指数在005－010时可以焊接，每一种塑料都相对应一熔化指数（表1）。表1

高密度聚乙烯的熔化指数熔化指数的分布HDPE（高密度聚乙烯）I型

II型DIN16776中的MFI（190/5）MFI组别克/10分钟

X003>0.1…0.4

X005>0.4…0.7

XX010>0.7…1.3

X020>1.3…3

X050>3…7热塑性塑料的种类热塑性塑料约占塑料总产量70%，其中应用最广泛的的品种有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。以下是对各种热塑性塑料的简要介绍。聚烯烃类聚烯烃塑料的主要品种有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及聚丁烯。

聚乙烯（PE）：（LDPE：低密度PE，熔点：105～130℃），（MDPE：中密度PE），（HDPE：高密度PE，熔点：105～137℃）。性能：

白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无毒。应用：电线绝缘、管材、薄膜、容器、板材等。

聚丙烯（PP）：（熔点：170～176℃）（PP-H等规聚丙烯；PP-B间规聚丙烯；PP-R无规聚丙烯）性能：聚丙烯是热塑性塑料中材质量最轻的一种树脂，密度为0.91～0.92g/㎝³，呈白色蜡状，比聚乙烯透明度高。强度、刚度和热稳定性也高于聚乙烯。易燃、化学稳定性好。应用：薄膜、电绝缘体、容器、包装品等。

聚丁烯（PB）：（熔点：126～135℃）性能：耐应力开裂性强。应用：管道、密封件、缓冲器、压敏粘合剂等。

聚苯乙烯（PS）：（熔点：105～150℃）性能：非结晶聚合物，透明度达88%-92%，折光率为1.59~1.60，由于折光率高，所以具有良好的光泽。具有优异的电绝缘性，刚性大等特点。应用：照明指示、电绝缘材料、光学仪器零件、透明模具等。

丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）（改性聚苯乙烯）：以丁二烯为基石的ABS管或管件，丁二烯含量>6%；丙烯腈>15%；苯乙烯>25%

性能：在－40℃～100℃范围内仍能保持韧性、强度、刚度、具有良好的抗热变形能力。ABS表面光滑，具有优良的抗沉积性，不使油污固化结垢，堵塞管道。不受电腐蚀和土壤腐蚀，宜作埋地管。

应用：灌溉、潜水泵、地下电气导管，腐蚀性盐水溶液，原油和食物（含流体腐蚀剂的有机物）以及纯化学品及其它敏感产品的工业管装置。聚氯乙烯

聚氯乙烯（PVC）：（熔点：212℃），PVC-U：硬PVC，PVC-P：软PVC，PVC-C：氯化PVC

聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体聚合而成的一种非结晶型通用热塑性塑料。性能：PVC为无定形聚合物，结晶度在5%以下，难燃，离火即灭。应用：薄膜、硬管、门窗、电线电缆绝缘层、录音材料等。硬聚氯乙烯管的连接以承插式粘接为最佳，但接头的承插管件与管件的公差配合要求很高，要求不能满足时可采用承插式焊接接头。缺乏管件时则采用接触（摩擦）焊。另外，热塑性塑料还有聚乙烯醇类及丙烯酸类。塑料焊接原理将两个塑料部件连接起来，通常有三种加工工艺：机械固定件、粘合剂及焊接工艺。其中焊接形式多样，可根据不同材料、尺寸、用途而使用不同的焊接工艺。热塑性塑料在热塑性状态和压力的作用下就可实现焊接。热塑性聚合物受热后可转变到粘流状态,粘流态下的聚合物大分子通过链段运动,可从一个塑料件的连接部位越过界面层扩散到另一塑料件的连接部位中,从而实现连成一体。热塑性塑料在热塑性状态和压力的作用下就可实现焊接。它是机械连接（二个焊件纤维状分子互相非规则的卷绕）。通常仅相同类型的塑料可以焊接。综上所述，热塑性塑料的焊接原理是：——焊接面处于热塑性状态（加热）；——在一固定外压力的作用下实现焊接（焊接压力）；——保持，冷却直至接头凝固结束焊接（冷却）。

根据德国标准DIN1910第3部分《塑料焊接方法》，塑料焊接方法分为热风焊、加热元件焊、超声波焊、高频焊、摩擦焊、溶剂焊、激光焊接。接头形式：对接接头，T型接头，搭接接头

塑料焊接方法表2塑料焊接方法分类几种塑料焊接工艺介绍塑料焊接与金属焊接一样，焊接工艺选择是否合理将直接影响到焊接质量。塑料焊接工艺具有下列要求：（1）焊缝表面平整，不得有波纹形及焊条吹毛现象。

（2）焊条排列必须紧密，不得有空隙。

（3）焊条必须充分熔融，但不能有分解及烧焦现象。

（4）焊条的延伸不能过大，否则容易产生裂纹。

以上的焊接要求是通过正确的焊接操作及适当地掌握焊接工艺条件来保证。不同焊接行材料与焊肾接方法的失适宜关系注：V表示焊接蕉性能良好屠；O表示有条抗件的焊接凳性能热风焊手工热淘风焊（WF）所谓热风努焊就是将喘热风作为项热源。德滤国焊接学臣会规程DVS星220愿7T3对此做了俊规定，焊丽接材料根爸据需要可至以是焊条诵（硬），侨也可以是域带状的（宴软）。焊游接时将焊暑条往坡口绒里压，随枕着热风的粪加热使焊富件坡口侧注和焊条都切处于热塑壶性状态，因在外加压增力的作用伍下实现焊慰接。通常软、蕉硬PVC，PE均采用头此法焊壳接，焊悬接速度俗在250鲜mm/捏min左右。手工热弓风焊设永备热风焊俱接法与巷氧炔气企焊焊接杂法相似淋。唯一纳的区别陆在于：捉氧炔焊蛙所用的侄明火由队热气流淹代替。抽压缩空藏气、氮昆气、氢王气、氧丝式气或二枝氧化碳峡通过焊闻枪时由戒电热盘外管加热喂。所谓热风宝焊就是将蛛热风作为绘热源（见俊下图）a：焊接厌气体b：热气c：隔热体d：电加热e：连接腰导线f：喷气朽咀g：马达1）手工础热风摆喜动焊（期见下图屡）优点：顶能焊接取大型、盆复杂的厦部件。缺点：焊殃接速度慢桨，焊接质节量与焊工史的技能有液直接关系奇。手工热意风焊工疯艺2）坡口这形式热风焊主衔要用来焊穗接板材。3）操作研要领焊接时焊却条施力方鱼向应与母衔材的焊缝哀成90°，如果角蓄度大于90°或小于90°都会造驻成所焊浑焊缝的归不良后黑果。4）根部君状态5）手工热昏风拉焊（WZ）（1）马达警（2）焊丝（3）送丝机（4）挤出器自（5）熔化园室（6）焊接鞠压头（7）加热锁咀（8）空气奥加热器机械热风蹦焊机械热风汁焊接设备机械热纺风焊接唐设备用娘热风作忧为热源珠，也称狱挤压式芝焊接设沈备。机械热就风焊工歌艺其焊接过咬程与手工诉热风焊原乌理是相似赖的。1）坡口鱼形式2）操作要凝领U5R型焊机3）焊接周参数(U5R型焊机)焊接材蔽料：PE，PP，PVC，PC，DF焊接效率门：0.5～2㎏/h焊丝：φ3㎜板厚：6～25㎜起动功率采：1000已W2革30V（AC）,转数控虽制挤压加热拒器：675浮W展230终V（AC）空气加尝热器：2200浴W2恒30V（AC）熔化室友控制器荒：温度屯控制控制器旁空气温沸度：温忍度控制对气体设的要求牧：0.46细ar－300l持/min挤压加热撑器，空气泼加热器对定最低温度匀都有要求访。加热元谋件焊接加热板丑式焊接呀（HS）热板焊孔接主要臭通过一羽个由温敏度控制隙的加热骡板来焊攻接塑料删件。焊顺接时，逐加热板鞭置于两槽个塑料抗件之间棍，当工共件紧贴疑住加热妇板时，题塑料开百始熔化蔽。在一段预汇先设置好洲的加热时牙间过去之咐后，工件极表面的塑那料将达到丘一定的熔减化程度，割此时工件谦向加热板赵两边分开记，加热板佩移开，随爷后两片工切件并合在画一起，当蹈达到一定崇的焊接时智间和焊接瓶深度之后糠，整个焊热接过程完舟成。加热板驾式焊接树设备加热板框焊机主缎要由恒推温电加拌热板（宝温度最早高可达270宇℃）、双面榨电动平整攻切削刀、蒸固定支架拍、压力装绪置等部分姥组成。电热板些是热板衬焊常用盯的工具圆，其由省钢、铜采和铝等凤金属制终成，表妙面抛光个后镀镍惩或涂一诉层聚丙稻氟乙烯报树脂。加热板式释焊工艺(1)打开开关准接通电源纳，恒温加费热板进行筹加热，加出热板要保钳持清洁，牲不能碰撞柳划伤。(2)将待焊肚接的塑俩料管放航到卡具附上对中笑卡好。(3)用电动双矿面平整刨当刀清理接绪头端部，西使焊件达邮到平齐、席无错边并火保持焊接钞部位清洁亚。(4)将已预知热完毕轿的加热捉板移至攻两清理笋合格的忘焊件之别间、施光加一定贴预焊压倦力，使季两管的阻接头端密部靠在额加热板边上达到卧一定时颗间后撤隐掉加热丝式板。将队两个塑参料管端丢面靠紧缝，施加离一定焊润接压力滤，作用轮在焊接镜表面的退焊接压守力为0.1率5N/淡mm²。固定戴锁死，零开始冷张却。冷施却一定瓣时间后瞒，松开汗锁紧装走置，则伏完成焊光接。承插式将焊接设泉备承插式功焊接设蝴备以加械热凸凹他套模为摇加热元甩件提供集焊接热慌源，用康于管道旺焊接。承插式辨焊接承插式厨焊接工湖艺热丝套筒殊式焊接热丝套筒秒式焊接设河备的铜线谈圈通电后址产生焦耳辰效应，使饥电热丝发蛋热为热源灯。将刮好永的塑料管贫分别从电方熔管件两世端插入管低件内，直起至接头端烛紧密接触室。接好管自件电源线已，并根据赞管件上的纲标志在控汗制箱上调幸整焊接参搜数。打开仇开关接通方电源，直钻到电源自肃动关闭并渔达到一定帅冷却时间党后，则完臂成焊接。热丝套魔筒式焊融接设备设备主要程由电源控秧制箱、热山丝套筒和泳固定支架收等组成，滩用于管道英焊接。热丝套完筒式焊毙接工艺（1）先检仓查塑料休管的待稠焊端，闷应无椭鸡圆度。（2）分别解将待焊温的塑料尝管待焊网端部（炼约100毫米长挂）用刮越刀均匀宵地刮干祸净（如厨同削土籍豆皮）绪。（3）将刮停好的塑进料管分滚别从电偷熔管件降两端插服入管件雀内，直钥至接头哲端紧密阁接触。（4）接好煮管件电侄源线，手并根据荡管件上蚕的标志膨在控制伤箱上调井整焊接众参数。（5）打开开棉关接通电利源，直到凤电源自动段关闭并达吃到一定冷映却时间后沃，则完成妇焊接。超声波焊活接超声波焊畜接设备我们人类析耳朵能听聚到的声波爹频率为20～200这00赫兹。当汇声波的振灾动频率大渠于200纺00赫兹或小男于20赫兹时，陈我们便听养不见了。杀因此，我毁们把频率么高于2000征0赫兹的僵声波称形为“超浇声波”骂。超声波矛焊接设恳备的主选要组成玩部分：①超声沸波发生坛器；②剖声波传工递压头构；③振弦动声波溉极和转帜换器④枪底座；颗⑤压力种机；⑥愿控制装迅置超声波弱焊接装洁置见下目图。塑料超恶声波焊萍工艺超声波销焊接是奋通过超萌声波发烦生器将50/6壮0赫兹电流转摘换成15、20、30或40千赫兹电能。被转吨换的高苏频电能尽通过换严能器再单次被转谨换成为匙同等频初率的机械运动，随后午机械运扮动通过兔一套可绪以改变艘振幅的碎调幅器丙装置传情递到焊许头。焊全头将接峡收到的振动能兔量传递到待焊乒接工件怨的接合权部，在润该区域狮，振动蓄能量被瞒通过摩丸擦方式与转换成热能，将塑料医熔化。1）接头型合式德国焊妨接学会样规程DVS巷221倾6T2《塑料工读件和半宾成品的舍超声波仰焊》对此做了磨规定。常用于虫焊接薄隙膜、板垄或半成脸品工件浩。2）塑料匀的种类御和规格应用的塑蚂料主要是PS、PE。其次积硬PVC和聚丙烯齿酸脂。常用于幻玉焊接薄捡膜、板男或半成尚品工件解。3）应用练范围在电子玩工业中妹下列产山品的加殊工：线摧圈滑架那、继电皱器、信禽号灯、开盒式磁加带等。在汽车扁工业中虽下列部神件的连席接：除匪霜器喷消嘴、暖挠气管、聋通风管只、仪表跨盘、燃言料过滤雄器等。在照相工备业中产品预的生产：勤闪光灯、果照相器材先等。在包装工丈业中下列盛塑料产品卡的封口：响软管、杯提子、化妆咸品罐、食碑品包装和遣其他物品纽奉包装。在其他骄工业领件域如：戒玩具、洗家用电币器、办裁公用品杨、广告幼用品和挺服装工狼业等，售超声波冲焊接技米术是一和种较为贪合理和仔经济的董加工方阀法。高频焊接高频焊接铸设备高频塑料言焊机由高归频发生器妖，带有滤腾波器的高车频电路、咱匹配器、盯工作装置踏、控制装借置和电极设组成。高频发竟生器的赚作用是许将网路嗓低频电痒能转变园成高频累电能，扶对于塑故料焊接霜经常采晴用的工捐作频率掀为27.奔12M予HZ，并且红其偏差齿为±0.6胁%，这是短国际上晴认可的洋工业频弱率，其予功率一傻般为0.6～150卡kW。采用高频济焊接的塑检料薄膜必吃须是极性高分弱子材料，如聚手氯乙烯漆、聚偏础二氯乙嚼烯等。界聚烯烃(PE,哀PS,P候P)非极性末分子，马所以不症能用热漏合机进付行高频横焊接。高频焊辜工艺（HF）（见德国字焊接学会巴规程DVS高221辩9）高频焊铸所需的覆热量是闪通过高驶频交变锣电场产渗生的。碧所能焊虾接的材夜料必须奖满足电沟介质损卷失（逸罪散）系疾数足够私大的条国件。德柄国标准DIN1造6960中给出了艇标准值：0.1时：高敞频加热赵良好；0.01时：高澡频加热筹有可能区；0.0梢01时不可凭能进行矩高频加滥热。施蛛加一定帖的压力例，通过淡高频交来变电场许，在适梦宜的塑渡料中产赏生振子桨（分子匠振动）都，他的帖高频运收动使其跟内部摩顾擦，由迎此产生肚热量。裕只有具森备该性监能的塑晕料并且茅在加热遵时具有兽足够的俩塑性和女熔化流廉动性，驾才能进跨行高频贸焊接。满足上俱述条件寸最典型甩的材料冈为硬PVC和软PVC。在室温伤时，PVC－P处于较软河的并且是歼弹性状态劫，当其被遥加热时，姐首先通过栏一塑性区待，在该区躬域内，对济其可进行重热变形，勺而这时仍绝实现不了逆对其焊接丛，只有将冒其一直加青热到熔化肉状态时，鱼才能被焊饶接。PVC－P的熔化雅状态的繁温度范喂围相对爹较宽，接是理想剃的进行妇高频焊敏接材料翁。高塑料焊皱