热塑性塑料的焊接(DOC10).docVIP

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（或其它难以焊接的聚合物）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加的0.10-0.2