塑料焊接工艺大全

1、熱塑性塑膠的焊接通常認爲熱塑性焊接是不可逆的.少數工藝如感應焊接可生産可逆組裝件.至於選擇哪種方法應在製件 沒計初作出,因爲焊接方法對製件設計的要求可能是重要的,且不同焊接方法同差別顯蓍.1. 超聲焊接2. 振動焊接3. 旋轉焊接4. 熱板焊接5. 感應焊接6. 接觸(電阻焊7. 熱氣焊接8. 擠出焊接熱氣焊接技術通常用來焊接塑膠管,片或半成品製品而不是注塑成型製件.但許多熱塑性模塑製件,特 別是熱塑性汽車盤是用熱氣焊接技術修復的,另外熱氣焊接有時用來製備塑膠樣模製件.超聲焊接 Ultrasonic Welding焊接 距离近距离焊接指被焊接位距离焊头接触位在 6mm 以内,远距离焊接则大于

2、6mm,超声波焊接中的能量在塑 料件传递时会被衰减地传递。衰减在低硬底塑料里也较厉害,因此,设计时要特别注意要让足够的能量传 到加工区域。远距离焊接,对硬胶(如 PS,ABS,AS,PMMA等比较适合,一些半晶体塑料(如 POM,PETP,PBTB, PA通过合适的形状设计也可用于远距离焊接。超音波焊接机的工作原理是通过振荡电路振荡出高频信号由换能器转化成机械能(即频率超出人耳听觉阈值的高频机械振动 能 ,该能量通过焊头传导到塑料工件上,以每秒上几十万次的振动加上压力使塑料工件的接合面剧烈摩擦 后熔化。振动停止后维持在工件上的短暂压力使两焊件以分子链接方式凝固为一体。一般焊接时间小于 1秒钟,

3、所得到的焊接强度可与本体相媲美。超声波塑料焊接机可用于热塑性塑料的对焊,也用于铆焊、点 焊、嵌入、切除等加工工艺。根据产品的外观来设计模具的大小、形状。焊接材料性能适合超声波的材料:ABS, Acrylic, PC,PS,SAN,PVC,丙烯酸等非结晶聚合物不合适超声波的材料:PP, PA等半结晶体各种热塑性塑料的超声波焊接性材料 焊缝强度百分数点焊铆接与埋植成型焊接距离 近场焊 远场焊ABS 95-100+ 优 优 良 优 良 未填充的聚苯乙烯 PS 95-100+ 优 优 一般 优 优 结构泡沫(苯乙烯 90-100 优 优 一般 良 差 橡胶改性聚苯乙烯 95-100 优 优 良 优 良

4、-差 玻璃填充(达 30%聚苯乙烯 95-100+ 优 优 一般 优 优 SAN 95-100+ 优 优 一般 优 优 ABS-聚碳酸酯 PC(Cycoloy800 95-100+ 优 优 良 优 良 ABS-PVC(Cycovin 95-100+ 优 优 良 良 一般 乙缩醛 65-70 良 优 差 良 良 丙烯酸 95-100+ 良 优 差 优 良 丙烯酸类多元聚合物(XT聚合物 95-100 优 优 良 优 良 丙烯酸-PVC(Kydex 95-100+ 优 优 良 良 一般 ASA (丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯共聚物 95-100+ 优 优 良 优 良 甲基戊烯 90-100+ 优 优 良

5、良 一般 改性聚苯醚(Noryl 95-100+ 优 优 一般-差 良 优-良 尼龙 PA 90-100+ 优 优 一般-差 良 一般 热塑性聚酯 PET PBT 90-100+ 良 良 一般 良 一般 聚酰亚胺 80-90 一般 良 差 良 一般 聚苯醚 PPO 95-100+ 优 良 一般-差 良 良-一般 聚砜 PSF 95-100+ 优 优 一般 良 良-一般 丁酸酯 90-100 良 良-一般 良 差 差 纤维素塑料 90-100 良 良-一般 良 差 差 聚乙烯 PE 90-100 优 优 良 良-差 一般-差 聚丙烯 90-100 优 优 良 良-差 一般-差 结构泡沫(聚烯烃

6、85-100 优 优 一般 良 一般-差 乙烯树脂 40-100 良 良-一般 良 一般-差 一般-差异种材料的焊接:在焊接异种材料时,两材料之间的熔点差不应超过 22,分子结构应相似。各种塑料的超声波焊接相容性 超声波塑料焊接机由气压传动系统、控制系统、超声波发生器、换能器及工具头和机械装置等组成。 1、气动传动系统包括有:过滹器、减压阀、油雾器、换向器、节流阀、气缸等。工作时首先由空压机驱动冲程气 缸,以带动超声换能器振动系统上下移动,动力气压在中小功率的超声波焊接中气压根据焊接需要调定。 2、控制系统控制系统由时间继电器或集成电路时间定时器组成。主要功能是:一是控制气压传动系统工作, 使

7、其焊接时在定时控制下打开气路阀门,气缸加压使焊头下降,以一定压力压住被焊物件,当焊接完后保 压一段时间,然后控制系统将气路阀门换向,使焊头回升复位;二是控制超声波发生器工作时间,本系统 使整个焊接过程实现自动化,操作时只启动按钮产生一个触发脉冲,便能自动地完在本次焊接全过程。整 个控制系统的顺序是:电源启动一触发控制信号气压传动系统,气缸加压焊头下降并压住焊触发超声发生 器工作,发射超声并保持一定焊接时间 去除超声发射 继续保持一定压力时间退压,焊头回升 焊接结 束。3、超声波发生器(1功率较大的超声波塑料焊接机,发生器信号采用锁相式频率自动跟踪电路,使发生器输出的 频率基本上与换能器谐振频率

8、一致。(2功率在 500W 以上的超声波塑料焊接机所用发生器采用自激式功率振荡器,也具有一定的频 率跟踪能力。4、超声波焊接机使用的声学系统,主要是有换能器和工具头构成的。一、打开电源无显示原因:保险丝熔断解决方法:1、 检查功率管是否短路 2、 更换保险丝 二、超声波测试无电流显示 原因:1、 功率管烧毁2、 高压电容烧毁3、继电器控制线路部分有故障 解决方法:更换相关烧毁零件三、起声波测试电流偏大、过载 原因:1、 焊头没锁紧或有裂纹2、 若不带焊头 , 电流大 , 此换能器或二级杆老化或有裂纹 二 、 3、 功率管特性有变异或烧毁 4、 功率放大电路部分有故障 解决方法:更换相关零件四、

9、焊接时电流偏大、过载 原因:1、 气压偏高2、 焊头过大,冲击电流大 3、 触发压力高,延迟时间长 4、 二级杆变比偏高 解决方 法: 1、 调低气压2、 使用较大功率机型3、 调低触发压力,减少延迟时间 三、4、 换用低倍数二级杆五、触发触发开关焊头不落 原因:1、 急停开关未复位2、 触发开关不能同时触发或其中一个接触不良 3、 程序控制板有问题解决方法:1、 将急停开关复位2、 检测使两个触发开关能同时触发3、 检测程序板排除故障,一般为 IC 问题六、触发触发开关后,超声时间非常长或者保压时间非常长 原因:焊接时间或保压时间波段开关 断路解决方法:调整波段开关触点,使之接触良好七、触发

10、触发开关后,超声波不能触发 原因:1、 压力触发开关损坏 2、 程序板有问题 解决方法:1、 更换压力触发开关或小弹簧2、 检测程序板排除故障,一般为 IC 问题 四、一、超声波金属焊接机的工作原理:当超声波发生器施加功率于换能器,换能器的振动通过变幅杆得 到机械振幅放大,并传到工具头;强烈的超声振动力在垂直压力作用下加到被焊物上,使两金属间产生高频摩檫。换言之,由于超声振动力和垂直压力的共同作用的结果,使 该被焊区域内金属原子互相扩散,或在相互接近状态下进行固态接合,从而使两金属焊面发生了连接。二、适用范围:超声波金属焊接是一种环保、节能、高效、高可靠性的焊接方法,可广泛的应用于铜、 铝、镍

11、等金属材料的线、带、片、网、箔等形状的不同工艺的焊接。 五、在超声波焊接机机器使用下,对于有故障的超声波塑焊机,不应急于动手,应先询问产生故障的前后经过及故障现象。对于不是很熟悉的超声波塑焊机,还应先熟悉电路原理和结构特点,遵守相应规则。拆卸前要充分熟悉每个电气部件的功能、位置、连接方式以及与周围其 他器件的关系,在没有组装图的情况下,应一边拆卸,一边画草图,并记上标记。 先外部后内部 应先 检查所维修的超声波设备有无明显的维修历史、超声焊接时的状况,超声波模具的温度,使用年限等,然 后再对机内进行检查。拆前应排队周边的故障因素,确定为机内故障后才能拆卸,否则,超声波点焊机盲 目拆卸,可能将设

12、备越修越坏。 先机械后电气 首先你要先排除超声波模具方面的问题后,再进行电气 方面的检查。检查电路故障时,应利用检测仪器寻找故障部位,确认无接触不良故障后,再有针对性地查 看线路与机械的运作关系,以免误判。 先静态后动态 在塑料焊接机设备未通电时,判断电气设备按钮、 接触器、继电器以及保险丝的好坏,从而判定故障的所在。通电试验,听其声、触摸、测参数、判断故障, 最后进行维修。 先清洁后维修超声波焊接机 对污染较重的电气设备,先对其按钮、接线点、接触点进 行清洁 , 检查外部控制键是否失灵 。 许多故障都是由脏污及导电尘块引起的 , 一经清洁故障往往会排除 。 根 据维修详细知识是由威海华特超声

13、科技有限公司提供,而且对专业生产超声波焊接机和塑料焊接机,拥有技 术精湛和经验丰富技术支持。超聲焊接在 20-50kHz 的頻率範圍內發生,其一般振幅範圍爲 15-60um.在低達 15kHz(較高振幅的聲頻 有時用於較大製件或較軟材料.焊接過程通常在 0.5-1.5s 內發生.焊接工藝孌量包括焊接時間,焊頭位置和 焊接壓力.超聲焊接設備通常用來焊接中,小尺寸的熱塑性塑膠製件,而很大的製件可用多點焊接.超聲焊接方法可根據焊接時間或焊縫位置(塌陷距離或焊接能量控制.也對焊接壓力和冷卻時間提供 附加控制.超聲焊接設備一般不是在 20kHz 就是在 40kHz 頻率下運行.20kHz 裝置更常用.接

14、頭設計:第一類即最常用的接頭類型,在被連接表面的垂直方向上利用超聲振動.對接和 Z 形接合歸入 這一類,適用於多數聚合物.第二類超聲焊接接頭包括與接頭表面平行的振動,形成剪切狀態.各種類型的剪 切和嵌接歸入第二類.能量控制囂接點與無定形材料一起使用最佳,圖 1所示較大的能量控制囂結可在一些不密閉的半結晶材 料中應用. *剪切接頭 當焊接半結晶聚合物(或其他難以焊接的聚合物和需要密封接頭號時,一般推薦使 用 剪切接。需要高強度,高質量接碚的環形和矩形製件都用剪切接頭。剪切接頭號具有搭接製件壁部分,當 斜坡接合具有 30°-60°的角且應該在±1°內裝配。爲

15、附加的熔區材料厚度增加的 0.10-0.25mm 的公 圖 9 超聲焊接設備可生産鉚焊或各種結構 1- 1.6mm 的鉚鉚；2-銷錐觸發熔融；3-14.0mm 的鉚鉚 標標鉚焊 直徑在 1.6-4.0mm 這間的平頭鉚鉚。剛性和柔性的不耐磨熱塑性塑膠推薦使用標標外形。 半球形鉚焊 直徑小於 1.6mm 的鉚鉚建議用在半球形鉚焊上。對耐磨塑膠是合適的。 溢流式鉚焊 溢流式鉚焊用在要求表面爲平的或隆起的及鎖信製件的厚度被允許使用的應用中。 空空鉚焊 直徑大於 4mm 的凸台或鉚鉚去芯後可生盲定凸台。 如圖 10 所示 當嚙合製件中不允許有通定時，超聲焊接設備也能形成機械互鎖。模制塑膠鉚鉚（與用 於

16、鉚焊的類似）和在嚙合製件中的盲倒角可形成以公差爲基礎（假設帶倒角的製件不融化）的真正的機械 接合。 不同的 材料 機械互鎖 完成的接合 圖 10 用超聲焊接形成機械互鎖的示例 1-帶軟化和變形鉚鉚的熱塑性部件；2-具有倒角的嚙合部件；3-超聲波焊頭 超聲焊接的材料因素 超聲焊接操作適合於多數熱塑性材料。 1 無定形聚合物，特別是室溫下外於玻璃態的無定形物，通常是焊接工藝的好的候選材料。玻 璃態無定形聚合物具有良好的透射性能，允許用看近場和遠場焊接技術成功焊接。當材料較軟 時，開定形材料的超聲焊接就成問題。如：焊接高衝擊 ps 將比焊接通用 ps 一般需要更多能量 和附加振幅。 2 半結晶聚合物

17、一般更難用超聲能量焊接.增加由焊接體系發射的能量值（即增加振幅） ；縮短 焊頭/製件接觸面與接頭介面間的距離;使用近場超聲焊接技術;使用振幅高達 0.05-0.15mm 的 焊頭.這些高焊接振幅需要使用鈦焊頭.當需要高強度、密封組裝時，剪切接頭和斜坡接合對半 結晶聚合物都適用。 3 焊接吸濕性聚合物：模塑後馬上焊接製件（在它定仍是乾燥時） ；焊接前乾燥製件；焊接前 把製件存放在乾燥器內。 振動焊接 振動焊接是摩擦焊接過程，其間被焊接的製件在壓力下磨擦到一起直到生成的磨擦和剪切熱量使頭蚧 面達到充分熔融狀態。一旦熔融膜已經形成滲入到足夠深的遝接區域，相對運動停止，在壓力作用下焊縫 冷卻並固化。

18、振動焊接適用幾乎所有的熱塑笥塑膠，往復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。 振動焊接的材料因素與超聲焊接類似：無定形材料比半結晶聚合物更適合採用振動焊接的類似。 環形振動焊接 可連接焊區尺寸與焊區到旋轉軸的距離近似相等的製件。 線性振動焊接 用在允許一個方向上線性振動的成套製件上。 接頭 當被連接的整個表面是平的或稍向平面外彎曲時，對製件來說振動焊接工藝是最理想的。 相對的 水平運動 頻 率 1 2 0 2 4 0 H z. 振 幅 （ 0 .8 4 .0 m m ） 壓力 圖 11 振動焊接用典型接頭設計 (a 焊接前的標標對接接頭；(b 焊接後的標標對接接頭； (c

19、 用溢料收集改進的對接接頭 1- 焊接設備溝槽；2-單平面分型線；3-焊接溢料；4-帶溢料收集器的接合 旋轉焊接 旋轉焊接用來連接具有旋轉對稱接合表面的製件，它屬磨擦焊接工藝。是連接可大可小的圓柱形熱塑 性塑膠製件的最有效的工藝。用旋轉焊接技術組裝的製件常常具有與周邊垂直的連接板等特徵。它的生要 加工變數是相對剪切速率、焊接壓力和焊接時間。旋轉焊接的接頭強度取決於材料、接頭設計和所用的加 工條件；多數熱塑性塑膠可達到強的氣密封接焊縫。旋轉焊接對透射性能不好的材料特別合適。 像角撐像之的 部件特部提供 了可靠的了矩 圖 12 旋轉焊接工藝用的典型的基本接頭結構 1-對接接頭；2-槽舌接合；3-帶

20、收集器的 T、G 接合 4-斜坡接合；5-剪切接合 電磁焊接 電磁焊接（電感焊接）是利用能達到熔化溫度的電感能量連接熱塑性製件的方法。也被稱作特種插入 焊接，此間磁致旋光聚合插入物被一個高頻電磁場加熱。 焊接材料一般是磁致旋光的填充聚合物，它是由和製件材料相同的聚合物或相容的聚合物製造的。這 種強磁性填充聚合物包括細分散的、 微米尺寸的鐵粒子、氧化鐵粒子、不 銹鋼粒子或其他磁性物質，它定成爲 電磁能的靶子。按體積計算的強磁性 粉的裝填量通常少於 15%當施加在製 件上的力在焊接接頭處産生剪切時， 焊縫最結實。實際中最常用的接頭是 槽舌接頭和 Z 形接合。感應焊接需要 使 用具有附加成本的嵌入焊

21、接材 料，且很不適合與含有電磁敏感零件 的製件如金屬嵌一起使用。 圖 13 電磁焊接用的典型接頭結 構 (a (b (c (d 平型到槽紋接頭 舌狀到槽紋接頭 剪切接頭 Z 形接頭 接觸（電阻）焊 接觸電阻焊 電導線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。 热板焊接 热板焊接（对平型制件） ，它是用电加热