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塑料熱板焊接機原理及其工藝介紹

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發表時間:2019-02-16 20:14網址:http://www.thisweekendsmovies.com/h-nd-550.html

1、熱板焊接簡介

  熱板焊接是連接熱塑性合物最常用的方法之一,因為這種方法可形成軍固焊接,且簡單、可幕、經濟。熱板焊接是將兩個焊接件貼近或靠近熱工具,通過傳導、對流和輻射加熱焊接表面,促使表面熔融,一且在焊接表面形成一定量的熔融層,就可以將熱源撤離,并將兩個焊接面合在一。通常存在一定量的擠壓流體可以確保徹底熔接,同時也可以除去表面污染。之后,接觸面固化,形成焊接熱板焊接是一個比較容易控制的一個操作過程,也是可形成牢固焊接的簡單工藝,其焊接產品可長期使用。事實上,其焊接強度比采用其他焊接方法獲得的強度都高。通常采用熱板焊接可以焊接未填充材料,如果選擇的參數合適,且焊接設計合理,可以獲得接近本體強度的焊接強度。為了提高力學性能或降低成本,在熱塑性聚合物中加入填料將對焊接有副作用,這增加了選擇合適參數和獲得高焊接強度的難度。這種情況下,要達到希望的焊接點強度,需要對工藝步驟進行更多的試驗。為了通過焊接點傳遞所設計的負荷,焊接點的設計也是很重要的熱板焊接通常用于批量生產,其焊接周期相對較長(10~30s或更長),這比內加熱焊接方法如振動或超聲波焊接的周期還長。不過,熱板焊接的周期與注射模壓的周期相當,所以進行連續生產沒有問題。另外,可以增加焊接設備,來同時焊接多個部件,以縮短焊接周期。

  熱板焊接早在20世紀30年代起就應用于連接PVC半成品。隨著聚烯烴應用的日益廣泛,熱板焊接也越來越重要,因為聚烯烴很難連接。熱板焊接可用于管道和儀器儀表的焊接,也可用于批量生產的熱塑性模壓制品。因此,幾乎所有比較大的塑料研究機構都把他們的研發和模擬擴展到熱板焊接。與此同時,許多國內外的焊接技術研究機構[例如:德國的Deutscher Verband fuer Schweissen(DVS),美國的 American Welding Society(AWS)以及制定歐洲標準的 Comite Europeen de Normalisation(CEN)]編輯了一些指導手冊和說明書可以幫助使用者組裝焊接設備,并處理焊接過程中的問題。


2、熱板焊接工藝

2.1常規熱板焊接

與其他熱塑性材料的焊接方法相類似,熱板焊接也是通過提供必要的熱量和壓力來熔融和焊接部件。

圖3.1描述了熱板焊接的各個步驟。在加熱階段,焊點區域與熱板直接物理接觸,并通過傳導受熱。熱板溫度范圍大約為材料熔點以上30~70℃.在現實生產實際中,由于部件成型時的熱變形,部件的焊接面很少能符合理論焊接面。因此,在配合階段,焊接表面在高壓(0.2~0. 5MPa)下熔融, 使之與熱板表面的幾何形狀相符,也就是要求的焊接形狀。在這個階段擠壓出的熔體會燃燒掉。一旦焊接部分與熱板完全接觸,壓力就可以減到最小(但必須保證焊接部分與熱板繼續保持接觸),這時就是加熱時間的開始。該階段在不發生熔融材料明顯變形的情況下,熱量傳人焊點區域,熔融表面的溫度繼續緩慢升高,達到低于熱板表面溫度20左右。通過設定熱板溫度和控制加熱時間,可以精確控制熔融材料的黏度和塑化層厚度。為了減少熔融材料粘到熱板上,通常在熱板上涂一層聚四氟乙烯膜。為了避免聚四氟乙烯的降解,熱板的最高溫度要控制在250C以內。

  加熱階段結束后,開始進入過渡階段。此時,焊接件離開熱板,熱板縮回,焊接件在預定壓力下粘接在一起。這個時間越短越好,因為熔融層會逐漸變涼,如圖3.2.


  焊接部分壓在一起時,就是焊接(熔焊)階段的開始。焊接壓力取決于熔體的粘度和熔融部分的厚度。焊接壓力一般為0. 025 ~0.05MPa。在整個冷圖3.2熱板焊接過程中溫度 和壓力歷程卻階段應該一直保持壓力不變。冷卻階段由于熱量向周圍空氣和材料內部擴散,會引起熔融層溫度的降低。當熔融層溫度明顯低于晶體(半結晶性聚合物)熔點,或低于軟化溫度(無定形熱塑性聚合物的玻璃化轉變溫度)時,冷卻階段就結束了,此時可以撒消壓力,焊接件離開機器。如果焊接部分冷卻速度過快(例如使用冷卻劑),有可能焊接不好。應該非常注意的是已經焊接完的部件在完全冷卻到室溫之前,不能承受壓力。焊接質量很大程度上取決于熔融層的厚度,以及焊接完后焊接區城是否仍存在部分熔融層。如果施加的焊接壓力過大,有可能導致熔融層完全被擠出,反面對焊接質量不利。

  批量生產焊接產品中使用焊接設備的,可利用氣動、液壓或電氣設備提供焊接所需配合位置和焊接壓力。這些設備可以確保焊接過程中所需壓力得到精確控制和重現。有些設備利用機械制動來代替壓力,從而控制配合和焊接位移。該制動裝置可以確保焊接區域以外熔融材料不變形.

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