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热塑性塑料料的种类热塑性塑料料约占塑料料总产量70%，其中应用用最广泛的的的品种有有聚氯乙烯烯、聚乙烯烯、聚丙烯烯和聚苯乙乙烯等。以以下是对各各种热塑性性塑料的简简要介绍。。聚烯烃类聚烯烃塑料料的主要品品种有聚乙乙烯、聚丙丙烯、聚苯苯乙烯及聚聚丁烯。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：白色蜡状半半透明材料料，柔而韧韧，比水轻轻，无毒。。应用：电线线绝缘、管管材、薄膜膜、容器、、板材等。。聚丙烯（PP）：（熔点点：170～176℃）（PP-H等规聚丙烯烯；PP-B间规聚丙烯烯；PP-R无规聚丙烯烯）性能：聚丙丙烯是热塑塑性塑料中中材质量最最轻的一种种树脂，密密度为0.91～0.92g/㎝³，呈白色蜡蜡状，比聚聚乙烯透明明度高。强强度、刚度度和热稳定定性也高于于聚乙烯。。易燃、化化学稳定性性好。应用：薄膜膜、电绝缘缘体、容器器、包装品品等。聚丁烯（PB）：（熔点点：126～135℃）性能：耐应应力开裂性性强。应用：管道道、密封件件、缓冲器器、压敏粘粘合剂等。。聚苯乙烯（（PS）：（熔点点：105～150℃）性能：非结结晶聚合物物，透明度度达88%-92%，折光率为为1.59~1.60，由于折光光率高，所所以具有良良好的光泽泽。具有优优异的电绝绝缘性，刚刚性大等特特点。应用：照明明指示、电电绝缘材料料、光学仪仪器零件、、透明模具具等。丙烯腈－丁丁二烯－苯苯乙烯共聚聚物（ABS）（改性聚苯苯乙烯）：：以丁二烯为为基石的ABS管或管件，，丁二烯含含量>6%；丙烯腈>15%；苯乙烯>25%性能：在－－40℃～100℃范围内仍能能保持韧性性、强度、、刚度、具具有良好的的抗热变形形能力。ABS表面光滑，，具有优良良的抗沉积积性，不使使油污固化化结垢，堵堵塞管道。。不受电腐腐蚀和土壤壤腐蚀，宜宜作埋地管管。应用：灌溉溉、潜水泵泵、地下电电气导管，，腐蚀性盐盐水溶液，，原油和食食物（含流流体腐蚀剂剂的有机物物）以及纯纯化学品及及其它敏感感产品的工工业管装置置。聚氯乙烯聚氯乙烯（（PVC）：（熔点点：212℃），PVC-U：硬PVC，PVC-P：软PVC，PVC-C：氯化PVC聚氯乙烯（（PVC）是由氯乙乙烯单体聚聚合而成的的一种非结结晶型通用用热塑性塑塑料。性能：PVC为无定形聚聚合物，结结晶度在5%以下，难燃燃，离火即即灭。应用：薄膜膜、硬管、、门窗、电电线电缆绝绝缘层、录录音材料等等。硬聚氯乙烯烯管的连接接以承插式式粘接为最最佳，但接接头的承插插管件与管管件的公差差配合要求求很高，要要求不能满满足时可采采用承插式式焊接接头头。缺乏管管件时则采采用接触（（摩擦）焊焊。另外，热塑塑性塑料还还有聚乙烯烯醇类及丙丙烯酸类。。塑料焊接原原理将两个塑料料部件连接接起来，通通常有三种种加工工艺艺：机械固定件件、粘合剂剂及焊接工工艺。其中焊接接形式多样样，可根据据不同材料料、尺寸、、用途而使使用不同的的焊接工艺艺。热塑性塑料料在热塑性性状态和压压力的作用用下就可实实现焊接。。热塑性聚合合物受热后后可转变到到粘流状态态,粘流态下的的聚合物大大分子通过过链段运动动,可从一个塑塑料件的连连接部位越越过界面层层扩散到另另一塑料件件的连接部部位中,从而实现连连成一体。。热塑性塑料料在热塑性性状态和压压力的作用用下就可实实现焊接。。它是机械械连接（二二个焊件纤纤维状分子子互相非规规则的卷绕绕）。通常常仅相同类类型的塑料料可以焊接接。综上所述，，热塑性塑塑料的焊接接原理是：：——焊接面处于于热塑性状状态（加热热）；——在一固定外外压力的作作用下实现现焊接（焊焊接压力））；——保持，冷却却直至接头头凝固结束束焊接（冷冷却）。根据德国标标准DIN1910第3部分《塑料焊接方方法》，塑料焊接接方法分为为热风焊、、加热元件件焊、超声声波焊、高高频焊、摩摩擦焊、溶溶剂焊、激激光焊接。。接头形式：：对接接头头，T型接头，搭搭接接头塑料焊接方方法表2塑料焊接方方法分类几种塑料焊焊接工艺介介绍塑料焊接与与金属焊接接一样，焊焊接工艺选选择是否合合理将直接接影响到焊焊接质量。。塑料焊接接工艺具有有下列要求求：（1）焊缝表面面平整，不不得有波纹纹形及焊条条吹毛现象象。

（2）焊条排列列必须紧密密，不得有有空隙。（（3）焊条必须须充分熔融融，但不能能有分解及及烧焦现象象。

（4）焊条的延延伸不能过过大，否则则容易产生生裂纹。以以上的焊接接要求是通通过正确的的焊接操作作及适当地地掌握焊接接工艺条件件来保证。。不同焊接材材料与焊接接方法的适适宜关系注：V表示焊接性性能良好；；O表示有条件件的焊接性性能热风焊手工热风焊焊（WF）所谓热风焊焊就是将热热风作为热热源。德国国焊接学会会规程DVS2207T3对此做了规规定，焊接接材料根据据需要可以以是焊条（（硬），也也可以是带带状的（软软）。焊接接时将焊条条往坡口里里压，随着着热风的加加热使焊件件坡口侧和和焊条都处处于热塑性性状态，在在外加压力力的作用下下实现焊接接。通常软、硬硬PVC，PE均采用此法法焊接，焊焊接速度在在250mm/min左右。手工热风焊焊设备热风焊接法法与氧炔气气焊焊接法法相似。唯唯一的区别别在于：氧氧炔焊所用用的明火由由热气流代代替。压缩缩空气、氮氮气、氢气气、氧气或或二氧化碳碳通过焊枪枪时由电热热盘管加热热。所谓热风焊焊就是将热热风作为热热源（见下下图）a：焊接气体体b：热气c：隔热体d：电加热e：连接导线线f：喷气咀g：马达1）手工热风风摆动焊（（见下图））优点：能焊焊接大型、、复杂的部部件。缺点：焊接接速度慢，，焊接质量量与焊工的的技能有直直接关系。。手工热风焊焊工艺2）坡口形式式热风焊主要要用来焊接接板材。3）操作要领领焊接时焊条条施力方向向应与母材材的焊缝成成90°，如果角度度大于90°或小于90°都会造成所所焊焊缝的的不良后果果。4）根部状态态5）手工热风风拉焊（WZ）（1）马达（2）焊丝（3）送丝机（4）挤出器（（5）熔化室（（6）焊接压头头（7）加热咀（（8）空气加热热器机械热风焊焊机械热风焊焊接设备机械热风焊焊接设备用用热风作为为热源，也也称挤压式式焊接设备备。机械热风焊焊工艺其焊接过程程与手工热热风焊原理理是相似的的。1）坡口形式式2）操作要领领U5R型焊机3）焊接参数数(U5R型焊机)焊接材料：：PE，PP，PVC，PC，DF焊接效率：：0.5～2㎏/h焊丝：φ3㎜板厚：6～25㎜起动功率：：1000W230V（AC）,转数控制挤压加热器器：675W230V（AC）空气加热器器：2200W230V（AC）熔化室控制制器：温度度控制控制器空气气温度：温温度控制对气体的要要求：0.46ar－300l/min挤压加热器器，空气加加热器对最最低温度都都有要求。。加热元件焊焊接加热板式焊焊接（HS）热板焊接主主要通过一一个由温度度控制的加加热板来焊焊接塑料件件。焊接时时，加热板板置于两个个塑料件之之间，当工工件紧贴住住加热板时时，塑料开开始熔化。。在一段预先先设置好的的加热时间间过去之后后，工件表表面的塑料料将达到一一定的熔化化程度，此此时工件向向加热板两两边分开，，加热板移移开，随后后两片工件件并合在一一起，当达达到一定的的焊接时间间和焊接深深度之后，，整个焊接接过程完成成。加热板式焊焊接设备加热板焊机机主要由恒恒温电加热热板（温度度最高可达达270℃）、双面电电动平整切切削刀、固固定支架、、压力装置置等部分组组成。电热板是热热板焊常用用的工具，，其由钢、、铜和铝等等金属制成成，表面抛抛光后镀镍镍或涂一层层聚丙氟乙乙烯树脂。。加热板式焊焊工艺(1)打开开关接接通电源，，恒温加热热板进行加加热，加热热板要保持持清洁，不不能碰撞划划伤。(2)将待焊接的的塑料管放放到卡具上上对中卡好好。(3)用电动双面面平整刨刀刀清理接头头端部，使使焊件达到到平齐、无无错边并保保持焊接部部位清洁。。(4)将已预热完完毕的加热热板移至两两清理合格格的焊件之之间、施加加一定预焊焊压力，使使两管的接接头端部靠靠在加热板板上达到一一定时间后后撤掉加热热板。将两两个塑料管管端面靠紧紧，施加一一定焊接压压力，作用用在焊接表表面的焊接接压力为0.15N/mm²²。固定锁死死，开始冷冷却。冷却却一定时间间后，松开开锁紧装置置，则完成成焊接。承插式焊接接设备承插式焊接接设备以加加热凸凹套套模为加热热元件提供供焊接热源源，用于管管道焊接。。承插式焊接接承插式焊接接工艺热丝套筒式式焊接热丝套筒式式焊接设备备的铜线圈圈通电后产产生焦耳效效应，使电电热丝发热热为热源。。将刮好的的塑料管分分别从电熔熔管件两端端插入管件件内，直至至接头端紧紧密接触。。接好管件件电源线，，并根据管管件上的标标志在控制制箱上调整整焊接参数数。打开开开关接通电电源，直到到电源自动动关闭并达达到一定冷冷却时间后后，则完成成焊接。热丝套筒式式焊接设备备设备主要由由电源控制制箱、热丝丝套筒和固固定支架等等组成，用用于管道焊焊接。热丝套筒式式焊接工艺艺（1）先检查塑塑料管的待待焊端，应应无椭圆度度。（2）分别将待待焊的塑料料管待焊端端部（约100毫米长）用用刮刀均匀匀地刮干净净（如同削削土豆皮））。（3）将刮好的的塑料管分分别从电熔熔管件两端端插入管件件内，直至至接头端紧紧密接触。。（4）接好管件件电源线，，并根据管管件上的标标志在控制制箱上调整整焊接参数数。（5）打开开关关接通电源源，直到电电源自动关关闭并达到到一定冷却却时间后，，则完成焊焊接。超声波焊接接超声波焊接接设备我们人类耳耳朵能听到到的声波频频率为20～20000赫兹。当声声波的振动动频率大于于20000赫兹或小于于20赫兹时，我我们便听不不见了。因因此，我们们把频率高高于20000赫兹的声波波称为“超超声波”。。超声波焊接接设备的主主要组成部部分：①超声波发发生器；②②声波传递递压头；③③振动声波波极和转换换器④底座座；⑤压力力机；⑥控控制装置超声波焊接接装置见下下图。塑料超声波波焊工艺超声波焊接接是通过超超声波发生生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40千赫兹电能。被转换的的高频电能能通过换能能器再次被被转换成为为同等频率率的机械运动，随后机械械运动通过过一套可以以改变振幅幅的调幅器器装置传递递到焊头。。焊头将接接收到的振动能量传传递到待焊接工工件的接合合部，在该该区域，振振动能量被被通过摩擦擦方式转换换成热能，将塑料熔熔化。1）接头型式式德国焊接学学会规程DVS2216T2《塑料工件和和半成品的的超声波焊焊》对此做了规规定。常用于焊接接薄膜、板板或半成品品工件。2）塑料的种种类和规格格应用的塑料料主要是PS、PE。其次硬PVC和聚丙烯酸酸脂。常用于焊接接薄膜、板板或半成品品工件。3）应用范围围在电子工业业中下列产产品的加工工：线圈滑滑架、继电电器、信号号灯、盒式式磁带等。。在汽车工业业中下列部部件的连接接：除霜器器喷嘴、暖暖气管、通通风管、仪仪表盘、燃燃料过滤器器等。在照相工业业中产品的的生产：闪闪光灯、照照相器材等等。在包装工业业中下列塑塑料产品的的封口：软软管、杯子子、化妆品品罐、食品品包装和其其他物品包包装。在其他工业业领域如：：玩具、家家用电器、、办公用品品、广告用用品和服装装工业等，，超声波焊焊接技术是是一种较为为合理和经经济的加工工方法。高频焊接高频焊接设设备高频塑料焊焊机由高频频发生器，，带有滤波波器的高频频电路、匹匹配器、工工作装置、、控制装置置和电极组组成。高频发生器器的作用是是将网路低低频电能转转变成高频频电能，对对于塑料焊焊接经常采采用的工作作频率为27.12MHZ，并且其偏偏差为±0.6%，这是国际际上认可的的工业频率率，其功率率一般为0.6～150kW。采用高频焊焊接的塑料料薄膜必须须是极性高分子子材料，如聚氯乙乙烯、聚偏偏二氯乙烯烯等。聚烯烯烃(PE,PS,PP)非极性分子子，所以不不能用热合合机进行高高频焊接。。高频焊工艺艺（HF）（见德国焊焊接学会规规程DVS2219）高频焊所需需的热量是是通过高频频交变电场场产生的。。所能焊接接的材料必必须满足电电介质损失失（逸散））系数足够够大的条件件。德国标标准DIN16960中给出了标标准值：0.1时：高频加加热良好；；0.01时：高频加加热有可能能；0.001时不可能进进行高频加加热。施加加一定的压压力，通过过高频交变变电场，在在适宜的塑塑料中产生生振子（分分子振动）），他的高高频运动使使其内部摩摩擦，由此此产生热量量。只有具具备该性能能的塑料并并且在加热热时具有足足够的塑性性和熔化流流动性，才才能进行高高频焊接。。满足上述条条件最典型