热塑性塑料的焊接---简体中文版介绍.doc

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． 超声焊接 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 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． 　　　　　　　　　　　　　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．其他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 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． 图４　　超声焊接工艺用的典型槽舌接合设计 ＊剪切接头　　当焊接半结晶聚合物（或其他难以焊接的聚合物）和需要密封接头号时，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０．１３－０．５ｍｍ范围内的公差值。为了防止在焊接过程中由于公差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 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 超声焊执着用典型的斜坡接合设计 斜坡接合； 改进的斜坡接合（附加公差） 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