簡單介紹塑料焊接技術

塑料焊接是我們生活中必不可少的一種焊接技術，由此對塑料焊接技術進行了探究，查閱相關資料，對塑料焊接的幾種技術的工具、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，包括國內研發(fā)的超厚塑料焊接技術，以及國外新興的激光焊接技術。總結了塑料焊接技術涉及到的行業(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，生活用品的生產都離不開塑料焊接技術。  

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結合在一起，隨后將其置于交變磁場內，使金屬嵌件因產生感應電勢生熱致使塑料熔化而結合，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，塑料質點就會被超聲波激發(fā)而做快速振動從而生產機械功，隨著再轉化為熱，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)超聲波焊接機的結構，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）產生反復位移（極化），使極化了的分子頻繁振動，產生摩擦，電能就轉化為熱能，直至熔融，再加以外力，相互結合達到焊接的目的，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合。

（二） 塑料焊接新技術

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，不僅實現(xiàn)了超厚塑料制品高質量一次性焊接，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，產品各項指標完全達到德國焊接規(guī)范DVS2209-1技術標準要求，可與德國MUNSCL公司技術相媲美，可以滿足國內石化等行業(yè)對大型防腐設備的要求。

目前，該技術已應用于河北、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，紅外線焊接技術尤其適用于復雜曲面的零件以及大型結構性塑料零件。

在各國對激光焊接技術的發(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；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；汽車安全氣囊、儀表板、座位、內面板等的焊接需要用到高頻焊接技術；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……

（四）小結

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，就如塑料焊接技術水平已經(jīng)成為了衡量汽車生產技術水平及新材料開發(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。