1、1/18塑料連接技術(shù)Joining Processes for Plastics，主要目的：通過學(xué)習(xí)本節(jié)的內(nèi)容，掌握哪些塑料可以焊接以及塑料焊接原理，確保塑料焊接的典型技術(shù)和焊接質(zhì)量，了解塑料焊接作業(yè)人員的要求。 主要內(nèi)容是，塑料類型的塑料焊接原理塑料焊接方法幾個塑料焊接技術(shù)介紹了塑料焊工的訓(xùn)練和試驗，塑料類型，塑料以合成或天然高分子化合物(樹脂)為基本成分，加入適當?shù)奶砑觿?，以一定的溫度和壓力進行塑性形變加工塑料的結(jié)構(gòu)由鏈狀分子構(gòu)成，或稱為纖維狀分子。 類似棉花網(wǎng)狀纖維，無序卷狀。 根據(jù)分子鏈的結(jié)構(gòu)，塑料分為熱塑性塑料、彈性塑料(合成橡膠)和熱固性塑料。 非架橋鏈狀分子在室溫下，通常從柔軟狀

2、態(tài)到堅硬狀態(tài)、強韌狀態(tài)的類型：熱塑性塑料、粗網(wǎng)的目的架橋鏈狀分子不溶、膨脹不溶的類型：彈性塑料在室溫下，通常處于彈性、柔軟(合成橡膠)狀態(tài)。 細網(wǎng)目的架橋鏈狀分子不能溶解，不能膨脹也不能溶解。 類型：熱固性塑料在室溫下，通常處于硬狀態(tài)。 塑料的基本結(jié)構(gòu)和性能，熱塑性塑料在一定的溫度下，熱塑性塑料可以達到熱塑性狀態(tài)或熔化流動，經(jīng)蒸發(fā)制冷后形成一定的形狀。 熱塑性塑料的分子排列有2種，非結(jié)晶型和結(jié)晶型如下圖所示。 分子結(jié)構(gòu)不同，材料的強度性能也不同。 不規(guī)則的卷繞：玻璃透明結(jié)晶型：乳狀(不透明)、纖維狀分子、熱塑性塑料的結(jié)構(gòu)、彈性塑料等塑料由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因(粗網(wǎng)狀交聯(lián)鏈狀分子結(jié)構(gòu))不能熔融，不能

3、成為熱塑性狀態(tài)，因此沒有焊接性。 像熱硬化性塑料這樣的塑料即使內(nèi)部構(gòu)造的原因(細的網(wǎng)眼交聯(lián)鏈狀分子構(gòu)造)受熱也不軟，在破壞之前處于硬的狀態(tài)，所以沒有可焊性。 從另一角度看，可焊接的塑料應(yīng)當處于某個范圍內(nèi)的材料熔融指數(shù)MFI。 德意志標準DIN 53735對此作出了規(guī)定。 DIN 16776顯示了MFI的分類組。 德意志焊接學(xué)會規(guī)程2201TI顯示HDPE熔化指數(shù)可在005010時焊接，各塑料對應(yīng)熔化指數(shù)(表1 )。 表1聚乙烯板的熔化指數(shù)、熱塑性塑料種類約占塑料總生產(chǎn)率的70%，其中使用最廣泛的品種有聚氯乙烯、聚乙烯管、聚甲基乙烯和聚丙乙烯等。 各種熱塑性塑料的簡單介紹如下所示。 聚烯烴類聚烯

4、烴類塑料的主要品種為聚乙烯管、聚甲基乙烯、聚丙乙烯和聚1-丁烯。 聚乙烯管(PE ):(LDPE :低密度PE，熔點： 105130 )，(MDPE :中密度PE )，(HDPE :高密度PE，熔點： 105137 )。 性能：白色蠟狀半透明材料，柔軟強韌，輕于水，無毒。 應(yīng)用：電線絕緣、管材、薄膜、容器、板材等。 多晶甲基乙烯(PP ):(熔點： 170176)(PP-H等規(guī)聚丙烯； PP-B間規(guī)聚丙烯； PP-R無規(guī)聚丙烯)性能：聚甲基乙烯是熱塑性塑料中材質(zhì)最輕的樹脂，密度為0.910.92g/，呈白色蠟狀，比聚乙烯管更具透明度。 強度、剛性、熱安定性也高于聚乙烯管。 易燃，化學(xué)穩(wěn)定性好。

5、 應(yīng)用：薄膜、電絕緣體、容器、包裝品等。 聚1-丁烯(PB ):(熔點： 126135 )性能：耐應(yīng)力裂紋性強。 應(yīng)用：管道、密封、緩沖器、粘合劑等。 聚丙乙烯(PS ):(熔點： 105150 )性能：無定形聚合物，透明度達到88%-92%，折光率為1.591.60，折光率高，因此有良好的光澤。 具有優(yōu)良的電絕緣性、剛性大等特點。 應(yīng)用：照明指示、電絕緣材料、光學(xué)儀器零配件、透明模具等。丙烯氰環(huán)氧丁烷苯乙烯共多聚體(ABS ) (改性聚丙乙烯): 以環(huán)氧丁烷為基礎(chǔ)的ABS管或管，環(huán)氧丁烷含量為6%； 丙烯氰15%； 苯乙烯的25%性能：在40100范圍內(nèi)仍保持韌性、強度、剛性，具有良好的耐熱

6、變形能力。 ABS表面光滑，具有優(yōu)良的耐沉淀性，不使油污固化，堵塞配管。 為了不受電腐蝕和土壤腐蝕，應(yīng)該做成埋設(shè)管。 應(yīng)用：灌溉、潛水泵、地下管道、腐食性鹽水溶液、原油和食物(含流體防腐劑的有機物)、純化學(xué)品和其他敏感產(chǎn)品的工業(yè)管裝置。 聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC ):(熔點： 212 )、PVC-U :硬PVC、PVC-P :軟PVC、PVC-C :氯化PVC聚氯乙烯(PVC )是由氯乙烯單體聚合而成的非結(jié)晶型通用熱塑性塑料。 性能： PVC為非晶聚合物，結(jié)晶度在5%以下，為阻燃，起火后消失。 應(yīng)用：膠卷、硬管、門窗、電線電纜絕緣層、錄音材料等。 硬質(zhì)聚氯乙烯管的連接以套接口式連接為最佳，但接

7、頭套接口和接頭公差較高，不符合要求時可采用套接口式熔接接頭。 如果沒有接頭，則采用接觸(摩擦)焊接。 另外，熱塑性塑料有聚乙烯醇粉末類和亞克力類。 塑料焊接的原理是將兩個塑料零配件連接起來，通常有機械固定件、膠粘劑和焊接技術(shù)三種加工技術(shù)。 其中焊接形式多樣，可根據(jù)材料、尺寸、用途使用不同的焊接工藝。 熱塑性塑料可以在熱塑性狀態(tài)和壓力下進行焊接。 熱塑性聚合物受熱轉(zhuǎn)移到粘性流狀態(tài)，粘性流狀態(tài)的聚合物分子通過連鎖運動，從一個塑料構(gòu)件的接合部越過界面層擴散到另一個塑料構(gòu)件的接合部，可以一體化。 熱塑性塑料在熱塑性狀態(tài)和壓力的作用下可以實現(xiàn)焊接。 這是機械的聯(lián)系(兩個焊接物的纖維狀分子相互不規(guī)則地纏繞

8、)。 通常，只能焊接相同類型的塑料。 如上所述，熱塑性塑料的焊接原理是，焊接面處于熱塑性狀態(tài)(加熱)和以一定的外壓實現(xiàn)焊接(焊接壓力)并保持，直到接頭凝固為止蒸發(fā)制冷，結(jié)束焊接(蒸發(fā)制冷)。 根據(jù)德意志標準DIN 1910第3部分塑料焊接方法，塑料焊接方法分為熱風(fēng)焊接、發(fā)熱元件焊接、超聲波熔接、高頻焊、摩擦焊接、溶劑焊接、激光焊接。 接頭形式：對接接頭、t型接頭、說唱樂接頭、塑料焊接方法、表2塑料焊接方法分類、幾種塑料焊接技術(shù)介紹、塑料焊接與金屬焊接相同，焊接技術(shù)的選擇是否合理直接影響焊接質(zhì)量。 塑料焊接技術(shù)具有以下要求： (1)焊接表面平整，不可出現(xiàn)波形和電焊條吹氣現(xiàn)象； (2)桿的排列必須

9、緊密，沒有間隙。 (3)電焊條必須熔化在一盞茶中，但沒有分解和燒焦。 (4)如果活塞桿伸長不變大，則容易產(chǎn)生裂紋。 以上焊接要求通過正確掌握焊接作業(yè)和焊接工藝條件來保證。 不同焊接材料和焊接方法的適當關(guān)系注： v表示焊接性能良好，o表示有條件焊接性能，熱風(fēng)焊接手動熱風(fēng)焊接(WF )是以熱風(fēng)為熱源。 德意志焊接學(xué)會規(guī)程DVS2207T3規(guī)定了這一點，焊接材料根據(jù)需要可以是電焊條(硬)也可以是帶狀(軟)。 焊接時將電焊條壓在坡口上，通過熱風(fēng)的加熱使電焊條坡口側(cè)和電焊條成為熱塑性狀態(tài)，施加壓力實現(xiàn)焊接。 通常，軟、硬的PVC、PE都用這種方法焊接，焊接速度為250mm/min左右。 手動熱風(fēng)熔接設(shè)備

10、的熱風(fēng)焊接法與氧乙酰板磚焊接法相似。 唯一的區(qū)別是用于氧乙炔焊接的明火被熱氣流所取代。 壓縮空氣、氮瓦斯氣體、氫瓦斯氣體、氧瓦斯氣體或二氧化碳通過焊槍時用電熱線圈加熱。熱風(fēng)焊接是指以熱風(fēng)為熱源(參照下圖)、a :焊接瓦斯氣體b :熱氣c :絕熱體d :電熱e :連接導(dǎo)線f :空氣噴嘴g :馬達、1 )手動熱風(fēng)擺動焊(參照下圖)、優(yōu)點：可以焊接大型且復(fù)雜的零配件。 缺點：焊接速度慢，焊接質(zhì)量與焊工技能直接相關(guān)。 手動熱風(fēng)焊接技術(shù)；2 )坡口形式熱風(fēng)焊接主要用于焊接板材。 3 )操作要領(lǐng)、焊接時電焊條的力的方向應(yīng)與母材的電焊條形成9.0，角度大于或小于9.0會導(dǎo)致被焊接的電焊條的不良結(jié)果。 4 )

11、根部狀態(tài)，5 )手動熱風(fēng)拉焊(WZ )，(1)馬達(2)、合十禮(3)、給料機(4)、擠塑機(5)、熔化室(6)、焊接活塞(7)、加熱噴嘴(8)、空氣加熱器、機械熱風(fēng)焊接機械熱風(fēng)熔接設(shè)備以熱風(fēng)為熱源，也稱為擠壓式熔接設(shè)備。 機械熱風(fēng)焊接技術(shù)的焊接過程與手動熱風(fēng)焊接原理相似。 1 )坡口形式，2 )操作要領(lǐng)，U5R型熔接機，3 )焊接殘奧表(U5R型熔接機)焊接材料： PE、PP、PVC、PC、DF焊接效率： 0.52/h焊接合十禮： 3板厚： 625起動電力： 1000W 230V(AC )轉(zhuǎn)速控制擠出加熱器： 675 w 225 熔化室康托支重輪：溫度控制康托支重輪對空氣溫度：溫度控制瓦斯氣

12、體要求： 0.46ar300l/min擠出加熱器，對空氣加熱器最低溫度要求。 發(fā)熱元件焊接加熱板式焊接(HS )熱板焊接主要采用溫度控制的電熱板焊接塑料零配件。 焊接時，在兩個塑料構(gòu)件之間放置熱大板塊，當工件緊貼熱大板塊時，塑料開始熔化。 經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的加熱時間后，工件表面的塑料達到一定的熔融程度，工件離開電熱板的兩側(cè)，離開電熱板，然后兩片工件合在一起，達到一定的焊接時間和焊接深度后，整個焊接工藝完成。 加熱板式熔接設(shè)備的電熱板熔接機主要由恒溫電電熱板(最高溫度270 )、雙面電動扁平切削刃、固定架、壓力裝置等部分構(gòu)成。 電熱板是熱板焊接常用的工具，由鋼、銅、鋁等金屬制成，表面研磨后鍍鎳或涂聚

13、偏氟乙烯樹脂。 打開大板塊式焊接工藝(1)開關(guān)，開機，大板塊恒溫加熱，使大板塊保持清潔，避免劃傷要不得。 (2)將焊接的塑料管定徑套夾頭進行中間接合。 (3)用電氣雙面平切削刃漂亮地接頭端部，使焊接物平坦，使其成為無誤的邊，保持焊接部清潔。 (4)將預(yù)熱完成的熱大板塊轉(zhuǎn)移到2個洗凈合格焊接物之間，施加一定的預(yù)備焊接壓力，使兩管的接頭端部接觸熱大板塊，達到一定時間后取下熱大板塊。 使兩個塑料管的端面緊密接觸，施加一定的焊接壓力，作用于焊接表面的焊接壓力為0.15N/mm。 固定搖滾樂關(guān)閉，開始蒸發(fā)制冷。 蒸發(fā)制冷一定時間后，松開搖滾樂裝置即可完成焊接。 套接口熔接設(shè)備套接口熔接設(shè)備將加熱凹凸茄克

14、衫向加熱元件提供焊接熱源，用于管道焊接。套接口焊接、套接口焊接技術(shù)、熱線套接口焊接；熱線套接口熔接設(shè)備的銅線圈通電后產(chǎn)生焦耳效應(yīng)，使熱線發(fā)熱至熱源。 將切出的塑料管從電熔融管的兩端插入管內(nèi)，直到接頭端緊貼。 接上接頭的電源查詢密碼，根據(jù)接頭的標識牌在組合特羅爾盒中調(diào)整焊接殘奧表。 打開開關(guān)，打開電源，自動關(guān)閉電源，達到一定的蒸發(fā)制冷時間后，完成焊接。 熱線式熔接設(shè)備設(shè)備主要由電源特羅爾箱、熱線和固定包圍曝光等組成，用于管道焊接。熱絲套管式焊接工藝(1)檢查塑料管焊接預(yù)定端，無橢圓度。 (2)焊接的塑料管的焊接處(約100毫米的長度)用刮削器均勻削去(如削去土豆泥的皮)。 (3)將切出的塑料管分

15、別從電熔管的兩端插入管內(nèi)，直到接頭端緊貼。(4)連接接頭的電源查詢密碼，根據(jù)接頭的標識牌對組合特羅爾盒調(diào)整焊接殘奧表。 (5)打開開關(guān)，接通電源，電源自動關(guān)閉，到一定的蒸發(fā)制冷時間后，完成焊接。 超聲波熔接超聲波熔接設(shè)備的聲波頻率為2020000赫茲。 聲波的振動頻率如果大于20000赫茲或者小于2.0赫茲，就聽不到。 因此，將20000赫茲以上頻率的聲波稱為“醫(yī)學(xué)超聲”。 超聲波熔接設(shè)備的主要組成部分：超聲波發(fā)生器聲波傳遞振子振動聲波極、轉(zhuǎn)換器底座和壓力機控制裝置的超聲波焊接設(shè)備如下圖所示。 塑料超聲波熔接技術(shù)超聲波熔接用超聲波發(fā)生器將50/60赫茲的電流轉(zhuǎn)換為1.5、2.0、3.0或40千

16、赫茲的電能。 變換后的射頻波功率由振膜式傳感器再次變換為相同頻率的機械運動，然后經(jīng)由改變幅度的振幅調(diào)變器裝置傳達到電喇叭。 烙鐵頭將接收到的振動能量傳遞到焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動能量通過摩擦轉(zhuǎn)換為熱能，塑料熔融。 1 )接頭型德意志焊接學(xué)會規(guī)程對DVS2216T2塑料工件和半成品的超聲波熔接進行了規(guī)定。 常用于焊接薄膜、大板塊或半成品工件。 2 )塑料的種類和規(guī)格中應(yīng)用的塑料主要是PS、PE。 其次是硬PVC和多亞克力酸酯類化合物。 常用于焊接薄膜、大板塊或半成品工件。 3 )應(yīng)用范圍為電子工業(yè)對以下產(chǎn)品的加工：線圈架、繼電器、信號機、卡定徑套錄音帶等。 在汽車工業(yè)，除霜器噴嘴、暖氣管

17、、通風(fēng)管道、儀表臺、燃料過濾器等的零配件的連接。 攝影圖片工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)：閃光燈、攝影圖片器材等。 在包裝工業(yè)中，對軟管、杯子、化妝品罐、食品包裝、其他物品包裝等塑膠制品進行封口。 在其他工業(yè)領(lǐng)域，玩具、家電產(chǎn)品、辦公用品、廣告用品、服裝工業(yè)等，超聲波熔接技術(shù)是比較合理經(jīng)濟的加工方法。 高頻焊高頻焊設(shè)備的射頻波塑膠焊接機由射頻波發(fā)生器、帶濾波的射頻波電路、匹配器、工作裝置、控制裝置和電極構(gòu)成。 射頻波發(fā)生器的作用是將網(wǎng)絡(luò)的次低頻功率轉(zhuǎn)換成射頻波功率，塑料焊接中經(jīng)常采用的工作頻率為27.12MHZ，其偏差為0.6%，這是國際公認的工作頻率，其功率通常為0.6150kW。 采用高頻焊的塑料薄膜必須是

18、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等極性高分子材料。 因為聚烯烴(PE、PS、PP )是無分子極性的，所以不能用熱熔機高頻焊。高頻焊技術(shù)(HF ) (參照德意志焊接學(xué)會規(guī)程DVS2219 )的高頻焊所需的熱量是由射頻波交變電場產(chǎn)生的。 可焊接材料的介電損耗(逸散)系數(shù)必須滿足一盞茶大的條件。 對德意志標準DIN16960賦予標準值： 0.1時：射頻加熱良好0.01時：可射頻加熱0.001時，不能進行射頻加熱。 施加一定的壓力，根據(jù)射頻波交變電場使適當?shù)乃芰袭a(chǎn)生振子(分子振動)，他的射頻波運動摩擦其內(nèi)部產(chǎn)生熱量。 只有具備這種性能的塑料，并且在加熱時具有一盞茶的塑性和熔融流變性的情況下，才能進行高頻焊。 滿足上述條件的最典型材料是硬PVC和軟PVC。 在室溫下，PVCP比較柔軟，處于彈性狀態(tài)，加熱后首先通過塑性區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)可以熱變形，但此時不能焊接，只能在加熱到熔融狀態(tài)的情況下