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1、塑料焊接工艺,冯贵,一、焊接的定义和特点,采用加热和加压或其他方法,使热塑性塑料制品的两个或多个表面融合成一个整体的方法,称为塑料焊接.不言而喻,凡加热能熔融冷却后又能保持一定强度的塑料,即热塑性塑料都可以进行焊接.在高温下很不稳定的热塑性塑料当属例外.焊接时可以使用焊条,也可以不用焊条.热塑性塑料的性能随温度的变化而迅速变化,在不同温度下,不同塑料材料状态的具体变化并不一致,但总的趋势是一样的.,一、焊接的定义和特点,焊接是在粘流状态下进行的,而且其可焊接性往往处于熔融的最高点.但是这种状态的温度范围关不大,仅限于在分解刚开始之前,因而应严格掌握焊接温度并尽快完成焊接作业,二、焊接工艺的三个
2、要素:温度、压力、时间.,.温度:聚合物的自贴力与其所处的物理状态有关,其物理状态首先取决于温度.当结晶型聚合物在玻璃态时,即使相互接触保持很长时间,两个接触表面之间也不会粘合,而当聚合物转化为粘流状态时,其集合强度便接近聚合物的内聚力.此时所得到的焊接接头就不会有明显的分界线.,焊焊接工艺的三个要素:温度、压力、时间.,压力:升高温度可使分子之间相互作用,但实践证明仅仅是温度得到要求而不会给压力,仍然不能形成高强度的接头,不管是热气焊接还是热板接触焊接,除温度以外形成接头的另一个必要条件,是让焊件的两个表面层接近到一定的距离这就必须施加压力,在压力作用下不仅可以使其距离达到要求,还可以使焊接
3、区的聚合物得到流动、搅动,使不平坦之处得到补偿,排除防碍大分子相互作用的弱界石层（聚合物表面的氧化部分、污染物、空气等）,从而获得高强度的接头.,四、焊接工艺的三个要素:温度、压力、时间,时间:随着焊接时间的增加,强度会逐渐提高最后达到一个限度,因此为了得到足够强度的接头必须保持足够的焊接时间,三、塑料焊接的方法及优点与不足,焊接完成以后,焊件被连接的十分牢固.但正因如此,在需要膨胀或收缩之处应预先有所考虑.焊接是不可拆卸的连接方法.如果必须现场焊接,而现场因某种原因无法进行焊接作业时,此方法就不可取.操作人员需要有相当高的技术水平,对于进行非自动化的热气焊接和热工具焊接尤为如此.与粘接相比因
4、局部需要加热,应力集中局部变形等问题难以避免,严重时会造成裂缝及渗漏,此外厚度悬殊焊件的焊接也难以实现.,三、塑料焊接的方法及优点与不足,焊接是一种最经济而又迅速有效的连接方法.当塑料件需要在长度上大尺寸连接时尤为如此.通常不需要特殊的对接配件.非标准的制品也很容易制作.可以做到均匀连接,接缝性能可与母材相同.持续的焊接可得到很紧密的接缝.在接缝的表面可以做到光洁平整.在焊接作业完成时,制品几乎可以立即投入使用.塑料焊接无需钻孔没有切纹,因此不会降低强度.焊接是一种最经济而又迅速有效的连接方法.当塑料件需要在长度上大尺寸连接时尤为如此.,四、焊接工艺的分类和选择,分类 超声波焊接、振动焊接、旋
5、转焊接等皆为机械摩擦焊接,可归为机械加热焊接.,四、焊接工艺的分类和选择,选择,焊接工艺的选择一般凭经验,或先做试验而后确定.现在可以依据较为可靠的焊接理论,运用已经掌握的基本要素和加工参数并考虑施工现场的状况,为给定的焊接对象选择恰当的焊接方法.,五、热气焊接,热气焊接,压缩空气（或惰性气体）经过焊枪的加热器被加热到焊接塑料所需要的温度,然后用这种经过预热的气体加热焊件和焊条,使之达到粘稠状态.在不大的压力下使之结合,这种方法与金属的气焊颇为相似,只是无需让焊条溶融为珠粒.,五、热气焊接,热气焊接的优点是工具简单,价廉操作方便通用性强.不仅能焊接轻型制件也可焊接重型设备,还可以用来做临时点焊
6、.与接触焊接相比对零件相互配合的要求较底,熔融的热塑性塑料不会粘在工具上.,五、热气焊接,热气焊接主要用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙稀、聚甲醛、等塑料的焊接.也可以用于聚苯乙烯、ABS、聚碳酸脂、氯化聚醚、氯化聚乙烯、聚四氟乙烯等塑料焊接.对于有机玻璃,因焊接强度不高（焊接系数很少超过百分之50）,且有强度很高的适用粘接方法,故一般不采用热气焊接的方法.热气焊接适用于厚度大于1.5的材料,包括板材、管材等.手工热气焊接最适用与象角、短缝、小半径弧型接头等难焊接头.,五、热气焊接,1.焊接工艺 热气焊接的焊缝强度,主要取决于焊件焊条的塑料种类,焊缝结构待焊材料的机械加工质量和焊接技术等诸多因素.,五
7、、热气焊接,焊缝结构的选择,焊缝结构应该根据焊件的厚度,结构特点使用场合,焊接操作的方便及经济性等加以选择.接头应尽可能的少,两条焊缝必须错开100以上,以免影响强度.A值取决于材料的厚度和对焊缝强度的要求,越接近90度焊缝强度越高,但就同一个A值来说材料愈厚焊接工作越大试验证明A大于60度焊缝就已具有足够的强度.,五、热气焊接,对于薄板,可以选择较大的A值,对于厚板则宜取较小值.聚四氟乙烯所取角度应较大,当板厚1.52时为120度.板厚为622时应为90度.V型和X型焊缝一般用于平面的对接,考虑到焊接时可能出现的应力以及出现焊条的尺寸大于或等于5时,应采用V型焊缝而不用X型焊缝.当板厚大于5
8、且只能单面焊接时,采用V型焊缝此属特殊情况.T型连接可以采用单面夹角或双面夹角焊缝,也可采用V型焊缝或K型双面夹角焊缝.,五、热气焊接,没有倒角的夹角接缝,不产生凹槽故易于折断,强度也不如V型和X型焊缝.通过倒角可以增加焊缝接触面,保证焊接面紧密结合.所以对要求高强度的夹角焊缝推荐采用双夹角X型焊缝.这种焊缝完全能经受拉伸、压缩和弯曲的负荷.只要焊接面能够倒角就应采用单V型焊接.多块板的连接就是多条焊缝的焊接.,五、热气焊接,爱管道和熔面上焊接法兰时,可以借助法兰结合缝采用夹角T型焊缝.只要焊接完全就可以保证强度,但是如果要求高强度则不可采用次种焊缝.不管焊缝如何处理（铲平不铲平或盖板搭接）X
9、型焊缝系数均比V型焊缝高百分之10以上,而且在焊接同样厚度材料时X型焊缝需用的焊条只有V型焊缝的一半,焊接量就相对减少,所以无论从强度还是经济上来考虑都应优先选用X型焊缝.,六、粘接,在粘接剂的作用下,将被粘物表面连接在一起的过程.称为粘接或胶结.用粘接的方法可以使小的简单的部件做成大的或复杂的构件,借以弥补模塑制品的不足,此外,粘接还可以用于点缀.装饰修残补缺.与焊、铆、螺栓等连接方法相比粘接有以下一些优点.,六、粘接,一般焊接,只能连接同种热塑性塑料材料粘接方法,则不仅可以用于连接不同品种的塑料,而且,可以用来连接塑料和非塑料材料.由于有这许多优点,塑料的粘接作业已在工业、农业、交通运输等
10、各行各业,乃至日常生活中,获得了广泛的应用.然而,粘接也有不足之处.例如,粘合剂一般易燃,有些还有毒;有些（不全部）粘合剂,在粘接时要加热和加压,所需夹具和设备较为复杂,故限制了大型和复杂制件的粘接,有些材料,在粘接前需进行表面处理;要获得充分的强度,所需时间较长;在光、热、空气及其他因素的影响下,粘合剂层会产生老化,影响其使用寿命.,六、粘接,通过粘附作用,能使被粘物结合在一起的物质,称为粘合剂.工艺简单,易于掌握,劳动强度小,生产效率高,成本底;无需钻孔,不用局部加热,接头应力分布均匀,消除了焊、铆、螺栓连接的应力集中现象,提高了连接强度,允许采用薄壁结构,而且,表面平整,外观整洁,还可缩小制件的体积;,六、粘接,解决了焊、铆、螺栓连接难以解决的裂缝渗漏和形变问题,还可粘接薄板,微型零件,弹性模量和厚度悬殊的构件,以及不能焊接的热固性塑料等;选用不同的功能粘合剂,可赋予接缝以各种特殊性能,如耐湿、耐热、耐磨、绝缘、导电、导磁等,
