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塑料的连接技术(下)
发布时间:2018-10-19 10:10:40

塑料因其具有质轻、耐冲击性好、具有较好的透明性、绝缘性好、成型性好、着色性好、加工成本低等诸多优点被广泛应用于医疗器械、汽车及日用产品中。自从人类早期的时候想把矛头绑在树棍上,装配就成为人类重要的努力方向,塑料件最终使用性能很大程度上取决于塑料件之间的连接方式的。科学家及相关工程技术人员经过长期的研究和实践,开发出很多不同的塑料连接方式。本文对这些塑料连接技术做一个简单的介绍,希望能对相关领域的设计人员在塑料连接方式的选择上提供参考。


13、旋转焊接

旋转摩擦式塑料焊接机一般用来焊接两个圆形热塑性塑料工件。焊接时,一个工件被固定在底模上,另一个工件在被固定的工件表面进行自转运动。由于有一定的压力 作用在两个工件上,工件间摩擦产生的热量可以使两个工件的接触面熔化并形成一个禁固且密闭的结合。其中定位旋熔是在设定时间旋转,瞬间停在设定的位置上, 成为永久性的熔合。

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14、热板熔接

热板熔接是指将要连接的两块塑料件的边放到恒温器控制的热板上加热直至表面熔化,然后采用较小的压力将软化了的两表面压在一起实现塑料件的连接,见图。另外有一种常用的热板热合工艺,首先将需要连接的两个部件叠放在一起,使用电热管等途径使热合板发热,热合板下降至两部件中的上部件,同时对热合板施加一定的压力,热合板将两部件接触区域熔化然后固化连接在一起。这种工艺主要用于高分子树脂膜材与塑料件件的密封连接。

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15、热气体焊接

热气体焊接的方法有三种:点焊、永久热气体焊和挤焊。他们的基本原理一样,通过电机所产生的风带走电热丝所产生的热量,从而得到流动的热空气,使被焊接的两个塑料件与焊条加热呈熔融状态而粘合在一起,从而达到焊接的目的。其中点焊用于永久焊接前将各件固定在一起。点焊为对材料进行临时焊接,不需要焊条即可完成,并且需要使用点焊焊嘴。永久焊要使用与焊接的零件材料相同的焊条,焊嘴在焊接区域上以扇形来回迅速移动,直到V型槽和焊条软化到能够焊接,通常用热滚筒压在一起。挤焊是指填充树脂或者以颗粒的形式从漏斗处进给或者以筒上的焊条的形式给出,然后从由电动机驱动的单螺杆熔室中挤出,采用电热圈或者热气体进行加热,结合面用连接在挤出机上的热气体预热器进行加热,最后填充树脂和被焊接件熔化而连为一体。

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16、超声波焊接

超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40 KHz 电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动,随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部,在该区域,振动能量被通过摩擦方式转换成热能,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定压力后,使其融合成一体。当超声波停止作用后,让压力持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,达到焊接的目的,焊接强度能接近于原材料强度。超声波不仅可以被用来焊接硬热塑性塑料,还可以加工织物和薄膜。

一套超声波焊接系统的主要组件包括超声波发生器,换能器/变幅杆/焊头三联组,模具和机架 。

超声波塑料焊接的好坏取决于换能器焊头的振幅,所加压力及焊接时间等三个因素,焊接时间和焊头压力是可以调节的,振幅由换能器和变幅杆决定。

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17、振动焊接

振动焊接工艺中有六个工艺参数:焊接时间、保压时间、焊接压力、振幅、频率和电压。

振动焊接分为:线性振动焊接、轨道振动焊接和角振动焊接。

线性振动摩擦焊接利用在两个待焊工件接触 面所产生的摩擦热能来使塑料熔化。热能来自一定压力下,一个工件在另一个表面以一定的位移或振幅往复的移动。一旦达到预期的焊接程度,振动就会停止,同时 仍旧会有一定的压力施加于两个工件上,使刚刚焊接好的部分冷却、固化,从而形成紧密地结合。

轨道式振动摩擦焊接是一种利用摩擦热能焊接的方法。在进行轨道式振动摩擦焊接时,上部的工件以固定的速度进行轨道运动——向各个方向的圆周运动。运动可以产 生热能,使两个塑料件的焊接部分达到熔点。一旦塑料开始熔化,运动就停止,两个工件的焊接部分将凝固并牢牢的连接在一起。小的夹持力会导致工件产生最小程 度的变形,直径在10英寸以内的工件可以用应用轨道式振动摩擦进行焊接。

角振动焊接是指一个工件围绕一个支点作旋转运动,目前很少出现商业化生产的角振动焊机。

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18、激光焊接

激光焊接技术是借助激光束产生的热量使塑料接触面熔化,进而将热塑性片材、薄膜或模塑零部件粘结在一起的技术。

它最早出现在20世纪70年代,但是由于费用昂贵,无法和更早的塑料粘接技术相竞争,如振动焊接技术、热板焊接技术。但是从20世纪90年代中期开始,由于激光焊接技术所需要的设备费用下降,该技术才渐渐受到人们的广泛欢迎。

当被粘接的塑料零部件是非常精密的材料(如电子元件)或要求无菌环境(如医疗器械和食品包装)时,激光焊接技术就能派上很大用场。激光焊接技术速度快,特别适用于汽车塑料零部件的流水线加工。另外对于那些很难使用其它焊接方法粘接的复杂的几何体,可以考虑使用激光焊接技术。

 激光焊接的优点主要有:焊接设备不需要和被粘结的塑料零部件相接触;速度快;设备自动化程度高,很方便的用于复杂塑料零部件加工;不会出现飞边;焊接牢固;可以得到高精度的焊接件;无振动技术; 能产生气密性的或者真空密封结构; 最小化热损坏和热变形; 可以将不同组成或不同颜色的树脂粘结在一起。

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19、热金属丝焊接

热金属丝焊也被称作电阻焊,使用金属丝在连接的两个塑料件之间传递热量使得塑料件表面熔化,并施加一定的压力而使其连接在一起。

金属丝放置在要连接零件中的一个表面上,当电流通过金属丝时,利用他的电阻使金属丝生热,并将热量传递给塑料件。焊接完后金属丝仍留在塑料制品内,而伸出连接处以外的部分在焊接后剪掉。一般会在零件上设计沟槽或其他的定位结构保证金属丝在合适的位置。

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