塑料連接工藝

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JoiningProcessesforPlastics主要目的：通過對(duì)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)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(zhì)量對(duì)塑料焊接操作人員的要求。主要內(nèi)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(xùn)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(dāng)?shù)奶砑觿谝欢囟群蛪毫ο?，?jīng)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(jié)構(gòu)是由鏈狀分子構(gòu)成，或稱纖維狀分子。與棉花的網(wǎng)狀纖維相類似，是無(wú)序卷繞狀。根據(jù)分子鏈的構(gòu)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(wǎng)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(xì)網(wǎng)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(jié)構(gòu)與性能熱塑性塑料在一定溫度下，熱塑性塑料可以達(dá)到熱塑性狀態(tài)乃至熔融流動(dòng)，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(jié)晶型和結(jié)晶型見下圖。由于分子結(jié)構(gòu)不同，其材料的強(qiáng)度性能也不同。非規(guī)則的卷繞：非結(jié)晶型非結(jié)晶區(qū)如玻璃透明結(jié)晶型：乳狀（不透明）纖維狀分子

熱塑性塑料的構(gòu)造彈性塑料

該類塑料由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因（粗網(wǎng)目交聯(lián)鏈狀分子結(jié)構(gòu)），而不能熔化，不能達(dá)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(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因（細(xì)網(wǎng)目交聯(lián)鏈狀分子結(jié)構(gòu)）在受熱時(shí)不會(huì)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(jìn)行焊接的塑料，其材料熔化指數(shù)MFI應(yīng)在某一范圍。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN53735對(duì)此做了規(guī)定。在DIN16776中給出了MFI的分類組別。德國(guó)焊接學(xué)會(huì)規(guī)程2201TI給出了HDPE熔化指數(shù)在005－010時(shí)可以焊接，每一種塑料都相對(duì)應(yīng)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(chǎn)量70%，其中應(yīng)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(duì)各種熱塑性塑料的簡(jiǎn)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(diǎn)：105～130℃），（MDPE：中密度PE），（HDPE：高密度PE，熔點(diǎn)：105～137℃）。性能：

白色蠟狀半透明材料，柔而韌，比水輕，無(wú)毒。應(yīng)用：電線絕緣、管材、薄膜、容器、板材等。

聚丙烯（PP）：（熔點(diǎn)：170～176℃）（PP-H等規(guī)聚丙烯；PP-B間規(guī)聚丙烯；PP-R無(wú)規(guī)聚丙烯）性能：聚丙烯是熱塑性塑料中材質(zhì)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(qiáng)度、剛度和熱穩(wěn)定性也高于聚乙烯。易燃、化學(xué)穩(wěn)定性好。應(yīng)用：薄膜、電絕緣體、容器、包裝品等。

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

聚苯乙烯（PS）：（熔點(diǎn)：105～150℃）性能：非結(jié)晶聚合物，透明度達(dá)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(diǎn)。應(yīng)用：照明指示、電絕緣材料、光學(xué)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(nèi)仍能保持韌性、強(qiáng)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(jié)垢，堵塞管道。不受電腐蝕和土壤腐蝕，宜作埋地管。

應(yīng)用：灌溉、潛水泵、地下電氣導(dǎo)管，腐蝕性鹽水溶液，原油和食物（含流體腐蝕劑的有機(jī)物）以及純化學(xué)品及其它敏感產(chǎn)品的工業(yè)管裝置。聚氯乙烯

聚氯乙烯（PVC）：（熔點(diǎn)：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(jié)晶型通用熱塑性塑料。性能：PVC為無(wú)定形聚合物，結(jié)晶度在5%以下，難燃，離火即滅。應(yīng)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(shí)可采用承插式焊接接頭。缺乏管件時(shí)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(gè)塑料部件連接起來(lái)，通常有三種加工工藝：機(jī)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(shí)現(xiàn)焊接。熱塑性聚合物受熱后可轉(zhuǎn)變到粘流狀態(tài),粘流態(tài)下的聚合物大分子通過鏈段運(yùn)動(dòng),可從一個(gè)塑料件的連接部位越過界面層擴(kuò)散到另一塑料件的連接部位中,從而實(shí)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(shí)現(xiàn)焊接。它是機(jī)械連接（二個(gè)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(shí)現(xiàn)焊接（焊接壓力）；——保持，冷卻直至接頭凝固結(jié)束焊接（冷卻）。

根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN1910第3部分《塑料焊接方法》，塑料焊接方法分為熱風(fēng)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(duì)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(zhì)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(chǎn)生裂紋。

以上的焊接要求是通過正確的焊接操作及適當(dāng)?shù)卣莆蘸附庸に嚄l件來(lái)保證。不同焊接行材料與焊腎接方法的失適宜關(guān)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(fēng)焊手工熱淘風(fēng)焊（WF）所謂熱風(fēng)努焊就是將喘熱風(fēng)作為項(xiàng)熱源。德濾國(guó)焊接學(xué)臣會(huì)規(guī)程DVS星220愿7T3對(duì)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(shí)將焊暑條往坡口絨里壓，隨枕著熱風(fēng)的糞加熱使焊富件坡口側(cè)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(shí)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(fēng)焊設(shè)永備熱風(fēng)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(duì)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(shí)由戒電熱盤外管加熱喂。所謂熱風(fēng)寶焊就是將蛛熱風(fēng)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(dǎo)線f：噴氣朽咀g：馬達(dá)1）手工礎(chǔ)熱風(fēng)擺喜動(dòng)焊（期見下圖屢）優(yōu)點(diǎn)：頂能焊接取大型、盆復(fù)雜的廈部件。缺點(diǎn)：焊殃接速度慢槳，焊接質(zhì)節(jié)量與焊工史的技能有液直接關(guān)系奇。手工熱意風(fēng)焊工瘋藝2）坡口這形式熱風(fēng)焊主銜要用來(lái)焊穗接板材。3）操作研要領(lǐng)焊接時(shí)焊卻條施力方魚向應(yīng)與母銜材的焊縫哀成90°，如果角蓄度大于90°或小于90°都會(huì)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(fēng)拉焊（WZ）（1）馬達(dá)警（2）焊絲（3）送絲機(jī)（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(jī)械熱風(fēng)蹦焊機(jī)械熱風(fēng)汁焊接設(shè)備機(jī)械熱紡風(fēng)焊接唐設(shè)備用娘熱風(fēng)作憂為熱源珠，也稱獄擠壓式芝焊接設(shè)沈備。機(jī)械熱就風(fēng)焊工歌藝其焊接過咬程與手工訴熱風(fēng)焊原烏理是相似賴的。1）坡口魚形式2）操作要凝領(lǐng)U5R型焊機(jī)3）焊接周參數(shù)(U5R型焊機(jī))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(dòng)功率采：1000已W2革30V（AC）,轉(zhuǎn)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(duì)氣體設(shè)的要求牧：0.46細(xì)ar－300l持/min擠壓加熱撐器，空氣潑加熱器對(duì)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(gè)由溫敏度控制隙的加熱騾板來(lái)焊攻接塑料刪件。焊順接時(shí)，逐加熱板鞭置于兩槽個(gè)塑料抗件之間棍，當(dāng)工共件緊貼疑住加熱婦板時(shí)，題塑料開百始熔化蔽。在一段預(yù)匯先設(shè)置好洲的加熱時(shí)牙間過去之咐后，工件極表面的塑那料將達(dá)到丘一定的熔減化程度，割此時(shí)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(dāng)?shù)高_(dá)到一定崇的焊接時(shí)智間和焊接瓶深度之后糠，整個(gè)焊熱接過程完舟成。加熱板駕式焊接樹設(shè)備加熱板框焊機(jī)主緞要由恒推溫電加拌熱板（寶溫度最早高可達(dá)270宇℃）、雙面榨電動(dòng)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(gè)后鍍鎳懲或涂一訴層聚丙稻氟乙烯報(bào)樹脂。加熱板式釋焊工藝(1)打開開關(guān)準(zhǔn)接通電源納，恒溫加費(fèi)熱板進(jìn)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(duì)中笑卡好。(3)用電動(dòng)雙礦面平整刨當(dāng)?shù)肚謇斫泳w頭端部，西使焊件達(dá)郵到平齊、席無(wú)錯(cuò)邊并火保持焊接鈔部位清潔亞。(4)將已預(yù)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(yù)焊壓倦力，使季兩管的阻接頭端密部靠在額加熱板邊上達(dá)到臥一定時(shí)顆間后撤隱掉加熱絲式板。將隊(duì)兩個(gè)塑參料管端丟面靠緊縫，施加離一定焊潤(rùn)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(shí)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(shè)泉備承插式功焊接設(shè)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(shè)河備的銅線談圈通電后址產(chǎn)生焦耳辰效應(yīng)，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(nèi)，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(biāo)志在控汗制箱上調(diào)幸整焊接參搜數(shù)。打開仇開關(guān)接通方電源，直鉆到電源自肅動(dòng)關(guān)閉并漁達(dá)到一定帥冷卻時(shí)間黨后，則完臂成焊接。熱絲套魔筒式焊融接設(shè)備設(shè)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(cāng)查塑料休管的待稠焊端，悶應(yīng)無(wú)橢雞圓度。（2）分別解將待焊溫的塑料嘗管待焊網(wǎng)端部（煉約100毫米長(zhǎng)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(jìn)料管分滾別從電偷熔管件降兩端插服入管件雀內(nèi)，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(biāo)志膨在控制傷箱上調(diào)井整焊接眾參數(shù)。（5）打開開棉關(guān)接通電利源，直到鳳電源自動(dòng)段關(guān)閉并達(dá)吃到一定冷映卻時(shí)間后沃，則完成婦焊接。超聲波焊活接超聲波焊畜接設(shè)備我們?nèi)祟愇龆淠苈牼鄣降穆暡ǖl率為20～200這00赫茲。當(dāng)匯聲波的振災(zāi)動(dòng)頻率大渠于200紡00赫茲或小男于20赫茲時(shí)，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(shè)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(gòu)；③振弦動(dòng)聲波溉極和轉(zhuǎn)幟換器④槍底座；顆⑤壓力種機(jī)；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(zhuǎn)摘換成15、20、30或40千赫茲電能。被轉(zhuǎn)噸換的高蘇頻電能盡通過換嚴(yán)能器再單次被轉(zhuǎn)謹(jǐn)換成為匙同等頻初率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，隨后午機(jī)械運(yùn)扮動(dòng)通過兔一套可緒以改變艘振幅的碎調(diào)幅器丙裝置傳情遞到焊許頭。焊全頭將接峽收到的振動(dòng)能兔量傳遞到待焊乒接工件怨的接合權(quán)部，在潤(rùn)該區(qū)域獅，振動(dòng)蓄能量被瞞通過摩丸擦方式與轉(zhuǎn)換成熱能，將塑料醫(yī)熔化。1）接頭型合式德國(guó)焊妨接學(xué)會(huì)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(duì)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(yīng)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(yīng)用練范圍在電子玩工業(yè)中妹下列產(chǎn)山品的加殊工：線摧圈滑架那、繼電皺器、信禽號(hào)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(fēng)管只、儀表跨盤、燃言料過濾雄器等。在照相工備業(yè)中產(chǎn)品預(yù)的生產(chǎn)：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(chǎn)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(lǐng)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(shù)是一和種較為貪合理和仔經(jīng)濟(jì)的董加工方閥法。高頻焊接高頻焊接鑄設(shè)備高頻塑料言焊機(jī)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(shè)組成。高頻發(fā)竟生器的賺作用是許將網(wǎng)路嗓低頻電癢能轉(zhuǎn)變園成高頻累電能，扶對(duì)于塑故料焊接霜經(jīng)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(guó)際上晴認(rèn)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(jì)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(chǔ)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(jī)進(jìn)付行高頻橫焊接。高頻焊辜工藝（HF）（見德國(guó)字焊接學(xué)會(huì)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(chǎng)產(chǎn)滲生的。碧所能焊蝦接的材夜料必須獎(jiǎng)滿足電溝介質(zhì)損卷失（逸罪散）系疾數(shù)足夠私大的條國(guó)件。德柄國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN1造6960中給出了艇標(biāo)準(zhǔn)值：0.1時(shí)：高敞頻加熱趙良好；0.01時(shí)：高澡頻加熱籌有可能區(qū)；0.0梢01時(shí)不可憑能進(jìn)行矩高頻加濫熱。施蛛加一定帖的壓力例，通過淡高頻交來(lái)變電場(chǎng)許，在適夢(mèng)宜的塑渡料中產(chǎn)賞生振子槳（分子匠振動(dòng)）都，他的帖高頻運(yùn)收動(dòng)使其跟內(nèi)部摩顧擦，由迎此產(chǎn)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(shí)具有獸足夠的倆塑性和女熔化流廉動(dòng)性，駕才能進(jìn)跨行高頻貿(mào)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(shí)，PVC－P處于較軟河的并且是殲彈性狀態(tài)劫，當(dāng)其被遙加熱時(shí)，姐首先通過欄一塑性區(qū)待，在該區(qū)躬域內(nèi)，對(duì)濟(jì)其可進(jìn)行重?zé)嶙冃?，勺而這時(shí)仍絕實(shí)現(xiàn)不了逆對(duì)其焊接叢，只有將冒其一直加青熱到熔化肉狀態(tài)時(shí)，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(duì)爹較寬，接是理想剃的進(jìn)行婦高頻焊敏接材料翁。高塑料焊皺