• 塑料焊接

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    塑料焊接

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    塑料焊接,是用于半成品塑性材料的焊接,在ISO472中將其描述為將材料的軟化表面結合在一起的過程,通常借助加熱(溶劑焊接除外)。熱塑性塑料的焊接分三個順序進行,即表面準備,施加熱和壓力以及冷卻。已經開發出多種焊接方法來連接半成品塑料材料。根據焊接界面發熱的機理,熱塑性塑料的焊接方法可分為內部和外部加熱方法。

    高質量焊縫的生產不僅取決于焊接方法,還取決于基礎材料的可焊性。因此,可焊性的評估比塑料的焊接操作具有更高的重要性。

    焊接技術

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    以下是用于焊接半成品塑料的多種技術

    熱氣焊接

    熱氣焊(也稱為熱風焊)是一種利用熱量的塑料焊接技術。專門設計熱風槍(稱為熱風焊機)產生一股熱風,軟化要連接的零件和塑料填充桿,所有填充桿必須是相同或非常相似的塑料。(將PVC焊接到丙烯酸是該規則的例外。)

    熱空氣/氣體焊接是用于制造較小物品(例如化學箱、水箱、熱交換器和水暖配件)的常用制造技術。

    塑料焊接

    在網和薄膜的情況下,可以不使用填充桿。兩片塑料通過熱氣體(或加熱元件)加熱,然后卷在一起。這是一個快速的焊接過程,可以連續進行。

    焊條

    塑料焊條,也稱為熱塑性焊條,是具有圓形或三角形橫截面的焊條,用于將兩塊塑料粘合在一起。它們有多顏色可供選擇,以匹配基礎材料的顏色。繞線塑料焊條被稱為“花鍵”。

    塑料焊條設計和制造的一個重要方面是材料的孔隙率。高孔隙率會在焊條中導致氣泡(稱為空洞),從而降低焊接質量。因此,最高質量的塑料焊條是零孔隙率的焊條,被稱為無空隙焊條。

    熱封

    熱封是利用熱和壓力將一種熱塑性塑料密封到另一種相似的熱塑性塑料的過程。熱密封的直接接觸方法利用持續加熱的模具或密封條將熱量施加到特定的接觸區域或路徑,以將熱塑性塑料密封或焊接在一起。熱封用于許多應用,包括熱封連接器、熱活化粘合劑以及薄膜或箔片密封。熱封工藝的常見應用:熱封連接器用于將LCD連接到PCB在許多消費電子產品以及醫療和電信設備中。使用熱粘合劑對產品進行熱封可將透明的顯示屏固定在消費類電子產品上,以及用于其他由于部件設計要求或其他組件考慮而不能選擇熱熔或超聲焊接的密封熱塑組件或設備。熱密封還用于制造血液、病毒和當今醫學領域中使用的許多其他測試條設備的血液測試膜和過濾介質。層壓箔和薄膜通常在熱塑性醫療托盤,微量滴定板(微孔板),瓶子容器的頂部進行熱封,以密封和/或防止對醫療測試設備,樣品收集托盤和食品容器的污染。醫療和食品工業生產的袋子或柔性容器使用熱封來進行袋子塑料材料的周邊焊接和/或將端口和管子密封到袋子中。可以使用多種熱合機來連接熱塑性材料,例如塑料薄膜:熱壓機、脈沖熱合機等。

    徒手焊接

    通過徒手焊接,來自焊工的熱空氣(或惰性氣體)射流同時作用于焊縫區域和焊條尖端。當桿變軟時,它被推入接頭并融合到零件上。該過程比大多數其他過程慢,但是幾乎可以在任何情況下使用。

    高速焊頭

    通過快速焊接,塑料焊機在外觀和功率上類似于烙鐵,并配有用于塑料焊條的送料管。高速焊頭加熱焊條和基體,同時將熔化的焊條壓入位置。將軟化的塑料珠放入接頭中,然后零件和焊條熔斷。用某些類型的塑料例如聚丙烯,熔化的焊條必須與正在制造或修理的半熔化的基礎材料“混合”。隨著時間的推移,這些焊接技術已經得到改進,并且在國際上已經被專業的塑料制造商和維修商使用了50多年。快速尖端焊接方法是一種快得多的焊接技術,實踐中可以在狹窄的角落使用。高速烙鐵頭“噴槍”的一種版本實質上是具有寬而平坦的烙鐵頭的烙鐵,可用于熔化焊接接頭和填充材料以形成粘結。

    擠壓焊接

    擠壓焊接允許在單個焊道中應用更大的焊縫。這是用于連接厚度超過6毫米的材料的首選技術。將焊條拉入微型手持式塑料擠出機中,進行塑化,然后將其壓出擠出機,使其緊貼所要連接的零件,然后用熱空氣將其軟化以進行粘結。

    接觸焊接

    這與點焊相同,不同之處在于,熱量是通過夾頭的熱傳導而不是電來提供的。將兩個塑料部件放在一起,在加熱的尖端將其捏住,在此過程中將其熔化并連接在一起。

    熱板焊接

    與接觸焊接有關,此技術用于焊接較大的零件或具有復雜焊接接頭幾何形狀的零件。將要焊接的兩個零件放在與壓機的兩個相對壓板相連的工具中。將形狀與待焊接零件的焊接接頭幾何形狀相匹配的加熱板在兩個零件之間移動到位。兩個相對的壓板移動零件使其與加熱板接觸,直到熱量使界面軟化到塑料的熔點為止。當達到此條件時,將熱板移開,并將零件壓在一起并保持直到焊接接頭冷卻并重新固化以形成xxx性結合。

    熱板焊接設備通常由伺服電機氣動、液壓或電動控制。

    此過程用于焊接汽車引擎蓋下組件、汽車內部裝飾組件、醫療過濾設備、消費類家電組件以及其他汽車內部組件。

    非接觸/紅外焊接

    與熱板焊接類似,非接觸式焊接使用紅外熱源而不是熱板來熔化焊接界面。該方法避免了材料粘附到熱板上的可能性,但是更昂貴且更難以實現一致的焊接,尤其是在幾何形狀復雜的零件上。

    高頻焊接

    高頻焊接(也稱為介電密封或射頻(RF)熱密封)是一種非常成熟的技術,自1940年代就已經存在。射頻范圍內的高頻電磁波可以加熱某些聚合物,從而軟化連接的塑料。在壓力下將加熱的塑料焊接在一起。聚合物中某些化學偶極的快速重新取向會在聚合物內產生熱量,這意味著加熱可以局部化,并且過程可以連續進行。

    只有某些包含偶極子的聚合物才能通過RF波加熱,特別是具有高損耗功率的聚合物。其中,PVC,聚酰胺(PA)和乙酸酯通常采用該技術焊接。實際上,將兩片材料放在臺式壓力機上,向兩個表面區域施加壓力。模具用于指導焊接過程。當壓力機放在一起時,高頻波(通常為27.120 MHz)穿過模具和進行焊接的工作臺之間的小區域。這種高頻率(射頻)加熱在壓力下焊接的塑料,從而形成模具的形狀。

    RF焊接快速且相對容易執行,即使焊接較厚的層也不會造成聚合物的有限降解,不會產生煙霧,需要適量的能量,并且可以產生防水,防空氣和細菌的焊縫。焊接參數是焊接功率、(加熱和冷卻)時間和壓力,而溫度通常不受直接控制。輔助材料也可以用于解決一些焊接問題。這種類型的焊接用于連接聚合物膜,該膜用于需要牢固一致的防漏密封的各種行業。在織物行業,RF最常用于焊接PVC和聚氨酯(PU)涂層織物。通常使用該技術焊接的其他材料是尼龍、PET、PEVA、EVA和某些ABS塑料。焊接氨基甲酸乙酯時要格外小心,因為已知熔融時會散發出氰化物氣體。

    感應焊接

    當諸如塑料的電絕緣體被嵌入具有高導電性的材料(諸如金屬或碳纖維)時,可以執行感應焊接。焊接設備包括感應線圈,該感應線圈被射頻電流激勵。這會產生作用在導電或鐵磁工件上的電磁場。在導電工件中,主要的加熱效果是電阻加熱,這歸因于被稱為渦流的感應電流。碳纖維增強熱塑性材料的感應焊接是例如在航空航天工業中通常使用的技術。

    在鐵磁工件中,可以通過將塑料與金屬或鐵磁化合物(稱為感受器)一起配制來對塑料進行感應焊接。這些基座從感應線圈吸收電磁能、變熱,并通過熱傳導將其熱能損失給周圍的材料。

    注射焊接

    注射焊接與擠壓焊接類似/相同,不同之處在于,可以使用手持式焊機上的某些焊嘴,將焊嘴插入各種尺寸的塑料缺陷孔中,然后從內向外打補丁。優點是不需要進入缺陷孔的后部。另一種選擇是貼片,除了不能用原始的周圍塑料將貼片打磨到相同的厚度。PE和PP最適合此類過程。Drader注射就是這種工具的一個例子。

    超聲波焊接

    在超聲焊接中,高頻(15 kHz至40 kHz)低振幅振動用于通過待連接材料之間的摩擦產生熱量。兩部分的界面經過專門設計,可集中能量以實現xxx的焊接強度。超聲波幾乎可以用于所有塑料材料。這是目前最快的熱封技術。

    摩擦焊接

    在摩擦焊接中,將要組裝的兩個零件以比超聲波焊接更低的頻率(通常為100-300 Hz)和更高的振幅(通常為1至2 mm(0.039至0.079英寸))摩擦在一起。由運動引起的摩擦加上兩個零件之間的夾緊壓力會產生熱量,熱量開始融化兩個零件之間的接觸區域。此時,增塑的材料開始形成相互纏繞的層,因此形成牢固的焊接。振動運動完成后,零件保持在一起,直到焊縫冷卻并且熔化的塑料重新凝固。摩擦運動可以是線性的也可以是軌道的,并且兩個部分的聯合設計必須允許這種運動。

    旋轉焊接

    旋轉焊接是摩擦焊接的一種特殊形式。通過這種方法,一個帶有圓形焊接接頭的零件將保持靜止,而配對零件則高速旋轉并壓在靜止的零件上。兩個組件之間的旋轉摩擦會產生熱量。一旦接合表面達到半熔融狀態,紡絲成分就會突然停止。保持施加在兩個組件上的力,直到焊縫冷卻并重新固化。這是生產中低檔塑料輪的常見方式,例如用于玩具、購物車、回收箱等。此過程還用于將各種端口開口焊接到引擎蓋下的汽車部件中。

    激光焊接

    該技術要求一部分透射激光束,而另一部分吸收或界面處的涂層吸收光束。當激光束沿連接線移動時,將兩個部分置于壓力下。光束穿過xxx部分,并被另一部分或涂層吸收,以產生足夠的熱量來軟化界面,從而形成xxx焊接。

    半導體二極管激光器通常用于塑料焊接。808 nm至980 nm范圍內的波長可用于連接各種塑料材料組合。根據材料、厚度和所需的處理速度,需要的功率水平應低于1W至100W。

    二極管激光系統在連接塑料材料方面具有以下優點:

    • 比粘接更清潔
    • 沒有微噴嘴被堵塞
    • 沒有液體或煙霧影響表面光潔度
    • 無消耗品
    • 更高的吞吐量
    • 可以接觸具有挑戰性的幾何形狀的工件
    • 高水平的過程控制

    高強度接頭的要求包括:

    • 通過上層充分傳輸
    • 被下層吸收
    • 材料相容性–潤濕
    • 良好的接頭設計–夾緊壓力,接頭面積
    • 較低的功率密度

    可以加入的材料示例清單包括:

    具體應用包括以下方面的密封/焊接/連接:導管袋、醫療容器、汽車遙控心臟起搏器外殼、注射器防拆接頭、前或尾燈組件、泵殼和手機零件。

    透明激光塑料焊接

    新的光纖激光技術可輸出更長的激光波長,最佳結果通常在2,000 nm左右,遠長于傳統激光塑料焊接所用的平均808 nm至1064 nm的二極管激光器。由于與傳統塑料焊接的紅外輻射相比,這些更長的波長更容易被熱塑性塑料吸收,因此有可能在沒有任何著色劑或吸收添加劑的情況下焊接兩種透明的聚合物。常見的應用將主要落在醫療行業中,例如導管和微流控設備。在醫療器械行業中,大量使用透明塑料,尤其是TPU、TPE和PVC等柔性聚合物,使得透明激光焊接自然而然。而且,該方法不需要吸收激光的添加劑或著色劑,從而使測試和滿足生物相容性要求變得更加容易。

    溶劑焊接

    在溶劑焊接中,使用的溶劑可在室溫下暫時溶解聚合物。發生這種情況時,聚合物鏈可以在液體中自由移動,并且可以與其他組分中的其他類似溶解的鏈混合。如果有足夠的時間,溶劑將透過聚合物滲透并滲入環境,從而使鏈失去流動性。這留下了纏結的聚合物鏈的固體,構成了溶劑焊縫。

    這項技術通常用于連接PVC和ABS管道,例如家用管道。塑料(聚碳酸酯、聚苯乙烯或ABS)模型的“膠合”也是溶劑焊接工藝。

    二氯甲烷(二氯甲烷)可以溶劑焊接聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯。它是某些溶劑型水泥的主要成分。ABS塑料通常與丙酮基溶劑焊接,這些溶劑通常以涂料稀釋劑的形式出售,或者以較小的容器作為指甲油去除劑出售。

    溶劑焊接是塑料制造中的一種常用方法,并且被店內陳列柜、小冊子架、展示柜和防塵罩的制造商所使用。在業余愛好段另一個普遍使用的溶劑的是模型建立從為注塑成型試劑盒比例模型的其中主要使用飛機,船舶和汽車聚苯乙烯塑料。

    塑料焊縫測試

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    為了測試塑料焊縫,對檢查員和測試方法都有一些要求。此外,有兩種不同類型的測試焊接質量。這兩種類型是破壞性測試和非破壞性測試。破壞性測試用于鑒定和量化焊接接頭,而非破壞性測試用于識別異常、不連續、裂紋和/或裂縫。就像這兩個測試的名稱所暗示的那樣,破壞性測試將破壞正在測試的零件,而非破壞性測試則可以在以后使用該測試件。這些類型中的每一種都有幾種可用的方法。

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    詞條目錄
    1. 塑料焊接
    2. 焊接技術
    3. 熱氣焊接
    4. 焊條
    5. 熱封
    6. 徒手焊接
    7. 高速焊頭
    8. 擠壓焊接
    9. 接觸焊接
    10. 熱板焊接
    11. 非接觸/紅外焊接
    12. 高頻焊接
    13. 感應焊接
    14. 注射焊接
    15. 超聲波焊接
    16. 摩擦焊接
    17. 旋轉焊接
    18. 激光焊接
    19. 透明激光塑料焊接
    20. 溶劑焊接
    21. 塑料焊縫測試

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