簡單介紹塑料焊接技術(shù)

塑料焊接是我們生活中必不可少的一種焊接技術(shù)，由此對塑料焊接技術(shù)進行了探究，查閱相關資料，對塑料焊接的幾種技術(shù)的工具、操作、用途等進行了簡述以及相互的對比。研究了塑料焊接方面的新技術(shù)，包括國內(nèi)研發(fā)的超厚塑料焊接技術(shù)，以及國外新興的激光焊接技術(shù)?？偨Y(jié)了塑料焊接技術(shù)涉及到的行業(yè)領域，并對其中的汽車行業(yè)的塑料焊接技術(shù)進行了重點描述。由此可以看出，塑料焊接已經(jīng)滲透到工業(yè)領域的各個零部件的加工，生活用品的生產(chǎn)都離不開塑料焊接技術(shù)。  

塑料焊接是熱塑性塑料二次加工的主要方法之一，利用熱塑性塑料受熱熔融的特點，憑著熱的作用，使兩個塑料部件的表面同時熔融，在外力的作用下，使兩個部件結(jié)為一體，稱為焊接。由于加熱的方式不同，塑料焊接可分為加熱工具焊接、感應焊接、摩擦焊接、超聲波焊接、高頻焊接、熱風焊接等。   

（一） 幾種塑料焊接技術(shù)簡述

1．熱板焊接和熱熔焊接  

利用加熱工具，如熱板、熱帶或烙鐵對被焊接的兩個塑料表面直接加熱，直到其表面具有足夠的熔融層，而后移開加熱工具，并立即將兩個表面壓緊，直至熔融部分冷卻硬化，使兩個塑件彼此連接，這種加工方法稱為加熱工具焊接。它適用于焊接有機玻璃、硬聚氯乙烯、軟聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚四氟乙烯以及聚碳酸酯、聚丙烯、低密度聚乙烯等塑料制品。目前比較常見的如PP－R管件的連接就是使用了這種工藝。

2．高頻感應焊接

將金屬嵌件放在塑料焊件的表面，并以適當?shù)膲毫κ蛊鋾簳r結(jié)合在一起，隨后將其置于交變磁場內(nèi)，使金屬嵌件因產(chǎn)生感應電勢生熱致使塑料熔化而結(jié)合，冷卻即得到焊接制品，此種焊接方法稱為感應焊接。這種焊接方法，幾乎適用于所有熱塑性塑料的焊接。

3．超聲波焊接  

超聲波焊接也是熱焊接，其熱量是利用超聲波激發(fā)塑料作高頻機械振動取得的，當超聲波被引向待焊的塑料表面處，塑料質(zhì)點就會被超聲波激發(fā)而做快速振動從而生產(chǎn)機械功，隨著再轉(zhuǎn)化為熱，被焊塑料表面溫度上升并熔化，非焊接表面處的溫度不會上升。超聲波是通過焊頭引入被焊塑料的，當焊頭停止工作時，塑料便立刻冷卻凝固。根據(jù)超聲波焊接機的結(jié)構(gòu)，可以焊接各種熱塑性塑料。   

超聲波塑焊樣品

4．高頻焊接（高周波焊接）

將迭合的兩片塑料置于兩個電極之間，并讓電極通過高頻電流，在交電電磁場的作用下，塑料中的自由電荷，自然會以相同的頻率（但稍滯后）產(chǎn)生反復位移（極化），使極化了的分子頻繁振動，產(chǎn)生摩擦，電能就轉(zhuǎn)化為熱能，直至熔融，再加以外力，相互結(jié)合達到焊接的目的，稱為高頻焊接。它適用于極性分子組成的塑料，例如聚氯乙烯、聚酰胺等制成的薄膜或薄板。  

5．摩擦焊接

利用熱塑性塑料間摩擦所產(chǎn)生的摩擦熱，使其在摩擦面上發(fā)生熔融，然后加壓冷卻，就可使其結(jié)合，這種方法稱為摩擦焊接。此法適用于圓柱形制品。

6．熱風焊接

熱風焊接具有使用方便，操作簡單等特點，特別適用于塑料板材的焊接，這種加工方法是將壓縮空氣（或惰性氣體）經(jīng)過焊槍的加熱器，被加熱到焊接塑料所需的溫度，然后用這種經(jīng)過預熱的氣體加熱焊件和焊條，使之達到熔融狀態(tài)，從而在不大的壓力下使焊接得以結(jié)合。

（二） 塑料焊接新技術(shù)

1．超厚塑料焊接

此前一直困擾塑料制品企業(yè)的超厚塑料焊接技術(shù)難題在2008年9月得到了解決。河北衡水中成防腐設備工程有限公司研發(fā)的程控塑料焊接新技術(shù)，不僅實現(xiàn)了超厚塑料制品高質(zhì)量一次性焊接，而且可以廣泛應用于聚丙烯、聚乙烯等材料。

技術(shù)采用預熱與螺桿擠出機一體化設計，焊接強度高、密封效果好。特別是對寬焊縫且厚度在30毫米以上的塑料制品，能一次焊接成形，焊縫機械強度接近被焊母體。經(jīng)測試，產(chǎn)品各項指標完全達到德國焊接規(guī)范DVS2209-1技術(shù)標準要求，可與德國MUNSCL公司技術(shù)相媲美，可以滿足國內(nèi)石化等行業(yè)對大型防腐設備的要求。

目前，該技術(shù)已應用于河北、山東等地的消毒劑萬噸項目、聚氯乙烯配管安裝、大型污水池聚氯乙烯軟塑襯里防腐、有機硅項目300立方米儲罐以及氯堿項目500立方米次氯酸鈉罐等工程項目。

2．激光塑料焊接

在美國，激光焊接看來似乎發(fā)展成為了特別適合某些應用的連接方法，在這些應用中，與其它焊接方法如超聲波焊接、振動焊、熱平板焊接相比，激光焊接具有成本和性能方面的優(yōu)勢。

激光焊接的一大優(yōu)點是，它是采用非接觸式的加熱方式對塑料工件進行加熱，即使是復雜的三維待焊接面也可以被塑化。因此，紅外線焊接技術(shù)尤其適用于復雜曲面的零件以及大型結(jié)構(gòu)性塑料零件。

在各國對激光焊接技術(shù)的發(fā)展中，德國FRIMO公司的紅外線焊接設備非常給力，投資成本相對較低，且效率較高。與其他焊接技術(shù)相比，其設備的投資成本可節(jié)省20%。 但是現(xiàn)在，激光焊接不為人們所熟悉是其得到廣泛應用的最大障礙。  

（三） 塑料焊接技術(shù)的應用

塑料焊接用途極其廣泛，在各個領域都必不可少。其主要應用于以下行業(yè)：

玩具業(yè)：塑膠玩具、玩具槍、塑膠電話、游樂器、飛機、卡通塑膠玩具等；

文具業(yè)：訂書機、PP文卷夾、塑料筆桶等；

電子業(yè)：計算機、手機電池、充電器、SD卡、電子表、樂器、錄影帶盒、CD外殼、手機外殼等；

汽車業(yè)：后車燈、后視鏡、前角燈、指示燈座、儀表板、喇叭、碼表等；

食品業(yè)：保溫杯、內(nèi)松盒、座密封式容器等；

電機業(yè)：電源開關盒、繼電器、設定器、電池外殼、整流器、天線結(jié)盒等；

飾品業(yè)：沖花、鎖匙扣、相框、壓克力鉆等；

日常用品：打火機、眼鏡盒、手提電筒、時鐘等；

其它：PP盒、廚具用品、通訊設備等。

我們以汽車業(yè)為例，我們重點介紹一下塑料焊接技術(shù)在汽車業(yè)中的應用。汽車用塑料分為兩種：一種是熱固性塑料，它們能夠經(jīng)受住普通的烘漆操作；一種是熱塑性塑料， 具有加工容易、快速的優(yōu)點。塑料的連接是其廣泛應用的關鍵環(huán)節(jié)。

在汽車制造中，蓄水池內(nèi)襯焊縫、大型熱塑性塑料通氣管道的組裝、塑料油（水）箱的制造等需要用到熱氣焊接技術(shù)；汽車散熱器上集水室、液壓油箱、聚丙烯共聚物蓄電池燈、聚乙烯燃油箱加油管、內(nèi)外部飾件和部件、前燈和尾燈、工具箱等加工需要用到熱工具焊接技術(shù)；汽車安全氣囊、儀表板、座位、內(nèi)面板等的焊接需要用到高頻焊接技術(shù)；儀表板、電動機殼、軸承保持架、燈罩、（駕駛室）雜物箱、透鏡、過濾器、閥門、空氣換向器（分流器）、氣流探測器等都需要用到超聲波焊接技術(shù)……

（四）小結(jié)

隨著人們生活中對輕量化工具的需求的增大和塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，塑料在生活中的應用將會越來越多，越來越廣，各種塑料的焊接方法也會得到長足的發(fā)展，就如塑料焊接技術(shù)水平已經(jīng)成為了衡量汽車生產(chǎn)技術(shù)水平及新材料開發(fā)水平的標志之一。可以深信，各種塑料的焊接方法必將在各個工業(yè)領域發(fā)揮越來越廣的作用。