塑料連接工藝

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JoiningProcessesforPlastics主要目的：通過對本節(jié)內容的學習掌握哪種塑料能夠焊接以及塑料焊接原理；了解塑料焊接的典型工藝及確保焊接質量對塑料焊接操作人員的要求。主要內容塑料的類型塑料焊接原理塑料焊接方法幾種塑料焊接工藝介紹塑料焊工的培訓與考試塑料的類型塑料是以合成或天然高分子化合物（樹脂）為基本成份，加入適當?shù)奶砑觿?，在一定溫度和壓力下，經塑性變形加工而成的一類高分子材料（合成樹脂是高分子化合物，也稱聚合物）。塑料的結構是由鏈狀分子構成，或稱纖維狀分子。與棉花的網狀纖維相類似，是無序卷繞狀。根據(jù)分子鏈的構造，塑料可分熱塑性塑料、彈性塑料（合成橡膠）和熱固性塑料。非交聯(lián)鏈狀分子 在室溫下，通常處于軟到硬、韌狀態(tài)類型：熱塑性塑料

粗網目的交聯(lián)鏈狀分子不能熔化，可膨脹及不溶解，類型：彈性塑料在室溫下，通常處于彈性、軟(合成橡膠) 狀態(tài)。

細網目的交聯(lián)鏈狀分子不能熔化，不能膨脹及不溶解。類型：熱固性塑料 在室溫下，通常處于硬狀態(tài)。塑料的基本結構與性能熱塑性塑料在一定溫度下，熱塑性塑料可以達到熱塑性狀態(tài)乃至熔融流動，冷卻后，又變成一定的形狀。熱塑性塑料的分子排列形式有2種，非結晶型和結晶型見下圖。由于分子結構不同，其材料的強度性能也不同。非規(guī)則的卷繞：非結晶型非結晶區(qū)如玻璃透明結晶型：乳狀（不透明）纖維狀分子

熱塑性塑料的構造彈性塑料

該類塑料由于內部結構的原因（粗網目交聯(lián)鏈狀分子結構），而不能熔化，不能達到熱塑性狀態(tài)，故不具備可焊性。熱固性塑料

這類塑料由于內部結構的原因（細網目交聯(lián)鏈狀分子結構）在受熱時不會變軟，一直處于硬狀態(tài)，直到破壞，因此不具備可焊性。從另一角度看，能夠進行焊接的塑料，其材料熔化指數(shù)MFI應在某一范圍。德國標準DIN53735對此做了規(guī)定。在DIN16776中給出了MFI的分類組別。德國焊接學會規(guī)程2201TI給出了HDPE熔化指數(shù)在005－010時可以焊接，每一種塑料都相對應一熔化指數(shù)（表1）。表1

高密度聚乙烯的熔化指數(shù)熔化指數(shù)的分布HDPE（高密度聚乙烯）I型

II型DIN16776中的MFI（190/5）MFI組別克/10分鐘

X003>0.1…0.4

X005>0.4…0.7

XX010>0.7…1.3

X020>1.3…3

X050>3…7熱塑性塑料的種類熱塑性塑料約占塑料總產量70%，其中應用最廣泛的的品種有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。以下是對各種熱塑性塑料的簡要介紹。聚烯烴類聚烯烴塑料的主要品種有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及聚丁烯。

聚乙烯（PE）：（LDPE：低密度PE，熔點：105～130℃），（MDPE：中密度PE），（HDPE：高密度PE，熔點：105～137℃）。性能：

白色蠟狀半透明材料，柔而韌，比水輕，無毒。應用：電線絕緣、管材、薄膜、容器、板材等。

聚丙烯（PP）：（熔點：170～176℃）（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：聚丙烯是熱塑性塑料中材質量最輕的一種樹脂，密度為0.91～0.92g/㎝3，呈白色蠟狀，比聚乙烯透明度高。強度、剛度和熱穩(wěn)定性也高于聚乙烯。易燃、化學穩(wěn)定性好。應用：薄膜、電絕緣體、容器、包裝品等。

聚丁烯（PB）：（熔點：126～135℃）性能：耐應力開裂性強。應用：管道、密封件、緩沖器、壓敏粘合劑等。

聚苯乙烯（PS）：（熔點：105～150℃）性能：非結晶聚合物，透明度達88%-92%，折光率為1.59~1.60，由于折光率高，所以具有良好的光澤。具有優(yōu)異的電絕緣性，剛性大等特點。應用：照明指示、電絕緣材料、光學儀器零件、透明模具等。

丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）（改性聚苯乙烯）：以丁二烯為基石的ABS管或管件，丁二烯含量>6%；丙烯腈>15%；苯乙烯>25%

性能：在－40℃～100℃范圍內仍能保持韌性、強度、剛度、具有良好的抗熱變形能力。ABS表面光滑，具有優(yōu)良的抗沉積性，不使油污固化結垢，堵塞管道。不受電腐蝕和土壤腐蝕，宜作埋地管。

應用：灌溉、潛水泵、地下電氣導管，腐蝕性鹽水溶液，原油和食物（含流體腐蝕劑的有機物）以及純化學品及其它敏感產品的工業(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一種非結晶型通用熱塑性塑料。性能：PVC為無定形聚合物，結晶度在5%以下，難燃，離火即滅。應用：薄膜、硬管、門窗、電線電纜絕緣層、錄音材料等。硬聚氯乙烯管的連接以承插式粘接為最佳，但接頭的承插管件與管件的公差配合要求很高，要求不能滿足時可采用承插式焊接接頭。缺乏管件時則采用接觸（摩擦）焊。另外，熱塑性塑料還有聚乙烯醇類及丙烯酸類。塑料焊接原理將兩個塑料部件連接起來，通常有三種加工工藝：機械固定件、粘合劑及焊接工藝。其中焊接形式多樣，可根據(jù)不同材料、尺寸、用途而使用不同的焊接工藝。熱塑性塑料在熱塑性狀態(tài)和壓力的作用下就可實現(xiàn)焊接。熱塑性聚合物受熱后可轉變到粘流狀態(tài),粘流態(tài)下的聚合物大分子通過鏈段運動,可從一個塑料件的連接部位越過界面層擴散到另一塑料件的連接部位中,從而實現(xiàn)連成一體。熱塑性塑料在熱塑性狀態(tài)和壓力的作用下就可實現(xiàn)焊接。它是機械連接（二個焊件纖維狀分子互相非規(guī)則的卷繞）。通常僅相同類型的塑料可以焊接。綜上所述，熱塑性塑料的焊接原理是：——焊接面處于熱塑性狀態(tài)（加熱）；——在一固定外壓力的作用下實現(xiàn)焊接（焊接壓力）；——保持，冷卻直至接頭凝固結束焊接（冷卻）。

根據(jù)德國標準DIN1910第3部分《塑料焊接方法》，塑料焊接方法分為熱風焊、加熱元件焊、超聲波焊、高頻焊、摩擦焊、溶劑焊、激光焊接。接頭形式：對接接頭，T型接頭，搭接接頭

塑料焊接方法表2塑料焊接方法分類幾種塑料焊接工藝介紹塑料焊接與金屬焊接一樣，焊接工藝選擇是否合理將直接影響到焊接質量。塑料焊接工藝具有下列要求：（1）焊縫表面平整，不得有波紋形及焊條吹毛現(xiàn)象。

（2）焊條排列必須緊密，不得有空隙。

（3）焊條必須充分熔融，但不能有分解及燒焦現(xiàn)象。

（4）焊條的延伸不能過大，否則容易產生裂紋。

以上的焊接要求是通過正確的焊接操作及適當?shù)卣莆蘸附庸に嚄l件來保證。不同焊接行材料與焊腎接方法的失適宜關系注：V表示焊接蕉性能良好屠；O表示有條抗件的焊接凳性能熱風焊手工熱淘風焊（WF）所謂熱風努焊就是將喘熱風作為項熱源。德濾國焊接學臣會規(guī)程DVS星220愿7T3對此做了俊規(guī)定，焊麗接材料根爸據(jù)需要可至以是焊條誦（硬），僑也可以是域帶狀的（宴軟）。焊游接時將焊暑條往坡口絨里壓，隨枕著熱風的糞加熱使焊富件坡口側注和焊條都切處于熱塑壺性狀態(tài)，因在外加壓增力的作用伍下實現(xiàn)焊慰接。通常軟、蕉硬PVC，PE均采用頭此法焊殼接，焊懸接速度俗在250鮮mm/捏min左右。手工熱弓風焊設永備熱風焊俱接法與巷氧炔氣企焊焊接雜法相似淋。唯一納的區(qū)別陸在于：捉氧炔焊蛙所用的侄明火由隊熱氣流淹代替。抽壓縮空藏氣、氮昆氣、氫王氣、氧絲式氣或二枝氧化碳峽通過焊聞槍時由戒電熱盤外管加熱喂。所謂熱風寶焊就是將蛛熱風作為繪熱源（見俊下圖）a：焊接厭氣體b：熱氣c：隔熱體d：電加熱e：連接腰導線f：噴氣朽咀g：馬達1）手工礎熱風擺喜動焊（期見下圖屢）優(yōu)點：頂能焊接取大型、盆復雜的廈部件。缺點：焊殃接速度慢槳，焊接質節(jié)量與焊工史的技能有液直接關系奇。手工熱意風焊工瘋藝2）坡口這形式熱風焊主銜要用來焊穗接板材。3）操作研要領焊接時焊卻條施力方魚向應與母銜材的焊縫哀成90°，如果角蓄度大于90°或小于90°都會造駐成所焊渾焊縫的歸不良后黑果。4）根部君狀態(tài)5）手工熱昏風拉焊（WZ）（1）馬達警（2）焊絲（3）送絲機（4）擠出器自（5）熔化園室（6）焊接鞠壓頭（7）加熱鎖咀（8）空氣奧加熱器機械熱風蹦焊機械熱風汁焊接設備機械熱紡風焊接唐設備用娘熱風作憂為熱源珠，也稱獄擠壓式芝焊接設沈備。機械熱就風焊工歌藝其焊接過咬程與手工訴熱風焊原烏理是相似賴的。1）坡口魚形式2）操作要凝領U5R型焊機3）焊接周參數(shù)(U5R型焊機)焊接材蔽料：PE，PP，PVC，PC，DF焊接效率門：0.5～2㎏/h焊絲：φ3㎜板厚：6～25㎜起動功率采：1000已W2革30V（AC）,轉數(shù)控雖制擠壓加熱拒器：675浮W展230終V（AC）空氣加嘗熱器：2200浴W2恒30V（AC）熔化室友控制器荒：溫度屯控制控制器旁空氣溫沸度：溫忍度控制對氣體設的要求牧：0.46細ar－300l持/min擠壓加熱撐器，空氣潑加熱器對定最低溫度勻都有要求訪。加熱元謀件焊接加熱板丑式焊接呀（HS）熱板焊孔接主要臭通過一羽個由溫敏度控制隙的加熱騾板來焊攻接塑料刪件。焊順接時，逐加熱板鞭置于兩槽個塑料抗件之間棍，當工共件緊貼疑住加熱婦板時，題塑料開百始熔化蔽。在一段預匯先設置好洲的加熱時牙間過去之咐后，工件極表面的塑那料將達到丘一定的熔減化程度，割此時工件謙向加熱板趙兩邊分開記，加熱板佩移開，隨爺后兩片工切件并合在畫一起，當?shù)高_到一定崇的焊接時智間和焊接瓶深度之后糠，整個焊熱接過程完舟成。加熱板駕式焊接樹設備加熱板框焊機主緞要由恒推溫電加拌熱板（寶溫度最早高可達270宇℃）、雙面榨電動平整攻切削刀、蒸固定支架拍、壓力裝緒置等部分姥組成。電熱板些是熱板襯焊常用盯的工具圓，其由省鋼、銅采和鋁等鳳金屬制終成，表妙面拋光個后鍍鎳懲或涂一訴層聚丙稻氟乙烯報樹脂。加熱板式釋焊工藝(1)打開開關準接通電源納，恒溫加費熱板進行籌加熱，加出熱板要保鉗持清潔，牲不能碰撞柳劃傷。(2)將待焊肚接的塑倆料管放航到卡具附上對中笑卡好。(3)用電動雙礦面平整刨當?shù)肚謇斫泳w頭端部，西使焊件達郵到平齊、席無錯邊并火保持焊接鈔部位清潔亞。(4)將已預知熱完畢轎的加熱捉板移至攻兩清理筍合格的忘焊件之別間、施光加一定貼預焊壓倦力，使季兩管的阻接頭端密部靠在額加熱板邊上達到臥一定時顆間后撤隱掉加熱絲式板。將隊兩個塑參料管端丟面靠緊縫，施加離一定焊潤接壓力濾，作用輪在焊接鏡表面的退焊接壓守力為0.1率5N/淡mm2。固定戴鎖死，零開始冷張卻。冷施卻一定瓣時間后瞞，松開汗鎖緊裝走置，則伏完成焊光接。承插式將焊接設泉備承插式功焊接設蝴備以加械熱凸凹他套模為搖加熱元甩件提供集焊接熱慌源，用康于管道旺焊接。承插式辨焊接承插式廚焊接工湖藝熱絲套筒殊式焊接熱絲套筒秒式焊接設河備的銅線談圈通電后址產生焦耳辰效應，使饑電熱絲發(fā)蛋熱為熱源燈。將刮好永的塑料管貧分別從電方熔管件兩世端插入管低件內，直起至接頭端燭緊密接觸室。接好管自件電源線已，并根據(jù)贊管件上的綱標志在控汗制箱上調幸整焊接參搜數(shù)。打開仇開關接通方電源，直鉆到電源自肅動關閉并漁達到一定帥冷卻時間黨后，則完臂成焊接。熱絲套魔筒式焊融接設備設備主要程由電源控秧制箱、熱山絲套筒和泳固定支架收等組成，灘用于管道英焊接。熱絲套完筒式焊斃接工藝（1）先檢倉查塑料休管的待稠焊端，悶應無橢雞圓度。（2）分別解將待焊溫的塑料嘗管待焊網端部（煉約100毫米長掛）用刮越刀均勻宵地刮干禍凈（如廚同削土籍豆皮）緒。（3）將刮停好的塑進料管分滾別從電偷熔管件降兩端插服入管件雀內，直鑰至接頭哲端緊密閣接觸。（4）接好煮管件電侄源線，手并根據(jù)蕩管件上蠶的標志膨在控制傷箱上調井整焊接眾參數(shù)。（5）打開開棉關接通電利源，直到鳳電源自動段關閉并達吃到一定冷映卻時間后沃，則完成婦焊接。超聲波焊活接超聲波焊畜接設備我們人類析耳朵能聽聚到的聲波爹頻率為20～200這00赫茲。當匯聲波的振災動頻率大渠于200紡00赫茲或小男于20赫茲時，陳我們便聽養(yǎng)不見了。殺因此，我毀們把頻率么高于2000征0赫茲的僵聲波稱形為“超澆聲波”罵。超聲波矛焊接設懇備的主選要組成玩部分：①超聲沸波發(fā)生壇器；②剖聲波傳工遞壓頭構；③振弦動聲波溉極和轉幟換器④槍底座；顆⑤壓力種機；⑥愿控制裝迅置超聲波弱焊接裝潔置見下目圖。塑料超惡聲波焊萍工藝超聲波銷焊接是奮通過超萌聲波發(fā)煩生器將50/6壯0赫茲電流轉摘換成15、20、30或40千赫茲電能。被轉噸換的高蘇頻電能盡通過換嚴能器再單次被轉謹換成為匙同等頻初率的機械運動，隨后午機械運扮動通過兔一套可緒以改變艘振幅的碎調幅器丙裝置傳情遞到焊許頭。焊全頭將接峽收到的振動能兔量傳遞到待焊乒接工件怨的接合權部，在潤該區(qū)域獅，振動蓄能量被瞞通過摩丸擦方式與轉換成熱能，將塑料醫(yī)熔化。1）接頭型合式德國焊妨接學會樣規(guī)程DVS巷221傾6T2《塑料工讀件和半賓成品的舍超聲波仰焊》對此做了磨規(guī)定。常用于蟲焊接薄隙膜、板壟或半成臉品工件浩。2）塑料勻的種類御和規(guī)格應用的塑螞料主要是PS、PE。其次積硬PVC和聚丙烯齒酸脂。常用于幻玉焊接薄撿膜、板男或半成尚品工件解。3）應用練范圍在電子玩工業(yè)中妹下列產山品的加殊工：線摧圈滑架那、繼電皺器、信禽號燈、開盒式磁加帶等。在汽車扁工業(yè)中雖下列部神件的連席接：除匪霜器噴消嘴、暖撓氣管、聾通風管只、儀表跨盤、燃言料過濾雄器等。在照相工備業(yè)中產品預的生產：勤閃光燈、果照相器材先等。在包裝工丈業(yè)中下列盛塑料產品卡的封口：響軟管、杯提子、化妝咸品罐、食碑品包裝和遣其他物品紐奉包裝。在其他驕工業(yè)領件域如：戒玩具、洗家用電幣器、辦裁公用品楊、廣告幼用品和挺服裝工狼業(yè)等，售超聲波沖焊接技米術是一和種較為貪合理和仔經濟的董加工方閥法。高頻焊接高頻焊接鑄設備高頻塑料言焊機由高歸頻發(fā)生器妖，帶有濾騰波器的高車頻電路、咱匹配器、盯工作裝置踏、控制裝借置和電極設組成。高頻發(fā)竟生器的賺作用是許將網路嗓低頻電癢能轉變園成高頻累電能，扶對于塑故料焊接霜經常采晴用的工捐作頻率掀為27.奔12M予HZ，并且紅其偏差齒為±0.6脅%，這是短國際上晴認可的洋工業(yè)頻弱率，其予功率一傻般為0.6～150卡kW。采用高頻濟焊接的塑檢料薄膜必吃須是極性高分弱子材料，如聚手氯乙烯漆、聚偏礎二氯乙嚼烯等。界聚烯烴(PE,哀PS,P候P)非極性末分子，馬所以不癥能用熱漏合機進付行高頻橫焊接。高頻焊辜工藝（HF）（見德國字焊接學會巴規(guī)程DVS高221辯9）高頻焊鑄所需的覆熱量是閃通過高駛頻交變鑼電場產滲生的。碧所能焊蝦接的材夜料必須獎滿足電溝介質損卷失（逸罪散）系疾數(shù)足夠私大的條國件。德柄國標準DIN1造6960中給出了艇標準值：0.1時：高敞頻加熱趙良好；0.01時：高澡頻加熱籌有可能區(qū)；0.0梢01時不可憑能進行矩高頻加濫熱。施蛛加一定帖的壓力例，通過淡高頻交來變電場許，在適夢宜的塑渡料中產賞生振子槳（分子匠振動）都，他的帖高頻運收動使其跟內部摩顧擦，由迎此產生肚熱量。裕只有具森備該性監(jiān)能的塑暈料并且茅在加熱遵時具有獸足夠的倆塑性和女熔化流廉動性，駕才能進跨行高頻貿焊接。滿足上俱述條件寸最典型甩的材料岡為硬PVC和軟PVC。在室溫傷時，PVC－P處于較軟河的并且是殲彈性狀態(tài)劫，當其被遙加熱時，姐首先通過欄一塑性區(qū)待，在該區(qū)躬域內，對濟其可進行重熱變形，勺而這時仍絕實現(xiàn)不了逆對其焊接叢，只有將冒其一直加青熱到熔化肉狀態(tài)時，魚才能被焊饒接。PVC－P的熔化雅狀態(tài)的繁溫度范喂圍相對爹較寬，接是理想剃的進行婦高頻焊敏接材料翁。高塑料焊皺