塑料焊接的案例
塑料的焊接設(shè)備和焊條的規(guī)格及選擇
1、焊接設(shè)備 硬質(zhì)聚氯乙烯塑料焊接時，是將過濾后的無水無油的壓縮空氣，通過專用的電熱式焊槍加熱而成為一股熱空氣流，在焊槍的噴嘴中噴出，使被焊的板材（或管材）及焊條加熱至熔融狀態(tài)而粘合在一起。
焊接設(shè)備主要由空氣壓縮機、空氣過濾器、焊槍、調(diào)壓變壓器及其它附屬設(shè)備組成。
2、焊條的規(guī)格及選擇
焊接加工硬質(zhì)聚氯乙烯設(shè)備用的焊條，它的生產(chǎn)工藝比較簡單，只要在擠壓機前設(shè)置圓柱形機頭，塑料通過機頭被連續(xù)擠出，就成為焊條。作為焊接材料的焊條，考慮在加熱過程中應(yīng)比被焊材料先熔化，因此在焊條配方中必須加幾份增塑劑，以降低焊條熔化溫度，或在同樣的溫度下加快焊條熔化速度。
焊條的規(guī)格分單焊條及雙焊條兩種，單焊條規(guī)格有：Φ2.0mm、Φ2.5mm、Φ3.0mm、Φ3.5mm、Φ4.0mm等。一般Φ2.0～Φ2.5mm適用于焊接根部打底（開坡口）焊，Φ3.0~Φ3.5mm的焊條適用于8~15mm厚的板材焊接之用，Φ4mm的焊適用于15mm厚度以上的板材焊接之用。
雙焊條系雙條并聯(lián)，中間有槽。這種焊條應(yīng)比單焊條提高焊接速度約60％~70％，現(xiàn)除打底和定位焊用單焊條外，一般全部采用雙焊條來焊接。
展開 紅外線塑料焊接技術(shù)
目前，在市場上已有多種焊接技術(shù)被用于塑料零部件的焊接，包括：超聲波焊接、熱板焊接、激光焊接、振動摩擦焊接、紅外線焊接、熱樁焊接以及熱風(fēng)焊接等。在這些焊接工藝中，紅外線焊接技術(shù)以其特有的優(yōu)勢而越來越受到市場的青睞。該技術(shù)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(jìn)行加熱。兩個待焊接的零件表面在紅外線的照射下可快速熔化,經(jīng)壓合冷卻后即粘接在一起，并可獲得極高的焊接強度。這就意味著即使是復(fù)雜的三維待焊接面也可以被塑化，相應(yīng)地，很多采用其他焊接工藝不能實現(xiàn)的設(shè)計方案在此就能夠被輕易地實現(xiàn)。因此,紅外線焊接技術(shù)尤其適用于復(fù)雜曲面的零件以及大型結(jié)構(gòu)性塑料零件。
實踐表明，經(jīng)紅外線焊接后的兩個部件，它們之間的接合強度遠(yuǎn)比采用其他焊接工藝的強度要高。部件間的焊縫可達(dá)到100%的氣密性,因而不會有漏風(fēng)或漏液體的現(xiàn)象發(fā)生。與汽車行業(yè)中經(jīng)常使用的振動摩擦焊接技術(shù)相比，經(jīng)紅外線焊接的部件不會在焊縫處出現(xiàn)焊渣或飛邊,因此對于大型汽車零部件，如儀表板、中控臺和門護(hù)板等，以及一些復(fù)雜曲面的小型部件，如過濾器、排風(fēng)系統(tǒng)元件和剎車油盤等極為適用。
作為一家擁有多種焊接技術(shù)的制造商，德國FRIMO公司提供的紅外線焊接設(shè)備是一種基于短波紅外線的發(fā)生器, 其特點是啟動和關(guān)閉都非常迅速。在快速移動到待加熱的塑料零件表面后，僅需短短的數(shù)十秒鐘，即可將工件的表面按設(shè)定的深度快速塑化。一般，塑化時間最多只需要12s，當(dāng)然，這還取決于待焊接零件的材料的特性。
與其他的紅外線焊接技術(shù)所不同的是，F(xiàn)RIMO的紅外線發(fā)生器采用了先進(jìn)的控制系統(tǒng), 其精確的無級調(diào)節(jié)機制可以讓操作人員通過精確定位來最優(yōu)地控制焊接過程。操作人員可根據(jù)曲面結(jié)構(gòu)，單獨對每個紅外線加熱器的功率進(jìn)行設(shè)置，以保證零件的各個部分熔化的一致性，從而取得良好的焊接質(zhì)量。
為了避免紅外線輻射到那些不需要加熱的區(qū)域，通常要使用所謂的“屏蔽板”。
展開 塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計：超聲波焊接篇（上）
由于效率高，人工成本低，同時省去了大量夾具、粘合劑或者機械緊固件等的使用，因此超聲波焊接是一種非常經(jīng)濟的塑膠件裝配方式；
3)強度高。超聲波焊接幾乎可以達(dá)到塑膠件本體強度的80%以上，在一些應(yīng)用上甚至可以與注塑成型相媲美；
4）不改變塑料狀態(tài)，超聲波塑料焊接是一種固態(tài)工藝，可以通過精確控制，振動產(chǎn)生的高溫只會熔化塑膠而不會過度加熱導(dǎo)致降解，停止工作后會迅速冷卻固化，有助于保持塑料在連接前表現(xiàn)出的原始材料特性。
5)合理的塑膠件結(jié)構(gòu)設(shè)計可以使得超聲波焊接達(dá)到一定程度的水密或氣密效果；
6)表面質(zhì)量好，焊點美觀，可以實現(xiàn)無縫焊接；
7)工序簡潔，操作簡單，可以實現(xiàn)自動化焊接；
8)品質(zhì)穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，焊接故障率低，適宜大批量生產(chǎn)；
9)超聲波焊接過程清潔，無需其他粘合劑，能源和材料效率高。
2、缺點：
1）超聲波焊接機的初始投資相對昂貴；
2）超聲波塑料焊機需要定制焊頭以及工裝，適應(yīng)性差；
3）零件大小和形狀的限制，中小型的塑膠件適合超聲波焊接，常用的超聲波焊接機有尺寸限制（通常長度<250mm），形狀太過于復(fù)雜（主要指焊接區(qū)高度方向），焊接質(zhì)量難以保證；
4）超聲波焊接是不可拆卸性連接，無法像螺絲卡扣等連接方式一樣進(jìn)行反復(fù)拆卸。一旦兩個零件過超聲波焊接裝配成一體，之后如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在質(zhì)量問題，那么也無法進(jìn)行返工。
5）超聲波焊接會產(chǎn)生振動，振動會對塑膠某些應(yīng)力集中部位產(chǎn)生不利影響（開裂），同時振動也可能會對內(nèi)部裝配的電子元器件產(chǎn)生一定程度的傷害。
6）超聲波焊接對塑膠材料有一定的局限性，
超聲波焊接并不能夠焊接所有的塑料，這是超聲波焊接最大的局限性。有的塑料焊接性能好，有的塑料焊接性能差，而且超聲波焊接一般僅適合于—種或者相似塑料之間的焊接。
那些材料適合超聲波焊接？
展開 技術(shù) | 一文秒懂超聲波焊接
一、超聲波焊接原理
超聲波焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。
一套超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器/換能器/變幅桿/焊頭三聯(lián)組/模具和機架。
超聲波焊接是通過超聲波發(fā)生器將50/60赫茲電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40 KHz 電能。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機械運動，隨后機械運動通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動能量被通過摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，將需要焊接的部件區(qū)域熔化。超聲波不僅可以被用來焊接金屬、硬熱塑性塑料，還可以加工織物和薄膜等。本片文章主要介紹金屬和塑料焊接兩種。
1）超聲波金屬焊接原理
超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過16KHz ）的機械振動能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法．金屬在進(jìn)行超聲波焊接時，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫?zé)嵩矗皇窃陟o壓力之下，將框框振動能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぜg的摩擦功、形變能及有限的溫升．接頭間的冶金結(jié)合是母材不發(fā)生熔化的情況下實現(xiàn)的一種固態(tài)焊接．因此它有效地克服了電阻焊接時所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)象．超聲金屬焊機能對銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細(xì)絲或薄片材料進(jìn)行單點焊接、多點焊接和短條狀焊接．可廣泛應(yīng)用于可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。
2）超聲波塑料焊接原理
超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時，會產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個焊接的交界面處聲阻大，因此會產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，致使兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體。
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ANSYS的焊接參數(shù)對其溫度場的影響分析
利用有限元生死單元技術(shù)既可模擬焊接過程中的堆焊部分，分別加載能量進(jìn)行溫度場計算達(dá)到模擬焊接的整個過程。
分析時首先建立有限元模型，見圖4，平面單元均為PLANE55 (熱單元)，接觸單元用CONTA171 (接觸元)和CARGE169(目標(biāo)元)，其捏合壓力為1.8Pa(2.62E-4ksi)，摩擦系數(shù)為0.5。
超聲波技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于金屬、塑料焊接工藝中。焊接工裝（Horn），因其對結(jié)構(gòu)動力學(xué)方面的高性能要求，傳統(tǒng)的仿造、修模設(shè)計方法已不能適應(yīng)塑料產(chǎn)品多變的要求。本文從超聲波塑料焊接的原理入手，通過有限元法進(jìn)行固有頻率和模態(tài)分析，設(shè)計新型工裝，滿足有效傳遞和均勻分配振動能量的功能要求。
在設(shè)計過程中結(jié)合ANSYS的參數(shù)化建模、全因子實驗設(shè)計優(yōu)化（DOE）和概率設(shè)計系統(tǒng)（PDS）模塊，進(jìn)行參數(shù)設(shè)計和健壯性設(shè)計，調(diào)整幾何尺寸，使得工裝的固有頻率和超聲波頻率匹配，對應(yīng)的模態(tài)在工作面振幅均勻，減少了局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的問題，同時對材料和環(huán)境的參數(shù)變化有較好的適應(yīng)性。所設(shè)計的工裝一次加工完成投入使用，避免了反復(fù)修整工裝所帶來的時間和成本上的浪費。
國內(nèi)有不少超聲波設(shè)備供應(yīng)商自行生產(chǎn)焊接工裝，但是他們中有相當(dāng)一部分是仿制已有，然后不斷的修整工裝、測試，通過這種反復(fù)調(diào)整的方法達(dá)到工裝與設(shè)備頻率協(xié)調(diào)的目的。
本文通過有限元方法，在設(shè)計工裝時就能把頻率確定，制造出來的工裝測試結(jié)果與設(shè)計頻率誤差不過1％。同時，本文引入DFSS（DesignFor Six Sigma）的理念，對工裝進(jìn)行優(yōu)化和健壯設(shè)計。6-Sigma設(shè)計的理念是在設(shè)計過程中充分收集客戶心聲進(jìn)行針對性的設(shè)計；并且預(yù)先考慮生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)的偏差，保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量分布在合理的水平內(nèi)。
展開 【汽車工藝】汽車制造中多種焊接方法大總結(jié)
四、汽車焊接新技術(shù)和新方向
激光焊接技術(shù)
激光焊是以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的一種高效精密的焊接方法。，焊接過程屬熱傳導(dǎo)型，即激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其獨特的優(yōu)點，已成功應(yīng)用于微、小型零件的精密焊接中。
激光焊接的特點是被焊接工件變形極小，幾乎沒有連接間隙，焊接深度/寬度比高，因此焊接質(zhì)量比傳統(tǒng)焊接方法高。汽車工業(yè)中，激光技術(shù)主要用于車身拼焊、焊接和零件焊接。
塑料焊接技術(shù)
超聲波塑焊是將高頻率機械振動通過工件傳到接口部分，使分子加速運動。分子摩擦轉(zhuǎn)換成熱量使接口處塑料溶化，從而使兩個焊件以分子聯(lián)接方式真正結(jié)合為一體。因為這種分子運動是在瞬間完成的，所以絕大部分的超聲波塑焊可以0.25～0.5s內(nèi)完成。
Branson塑料焊接技術(shù)已被成功地運用于汽車保修杠、儀表板和儀表盤、剎車顯示燈、方向指示器、汽車門板以及其他與發(fā)動機有關(guān)的零部件制造工業(yè)中。近年來，原先許多傳統(tǒng)使用金屬的零部件也開始用塑料代替，如進(jìn)氣管，儀表指針，散熱器加固，油箱，過濾器等。
電阻焊的節(jié)能及控制技術(shù)
發(fā)展三相低頻電阻焊機、三相次級整流接觸焊機和IGBT逆變電阻焊機，可以解決電網(wǎng)不平衡和提高功率因數(shù)的問題，同時還可進(jìn)一步節(jié)約電能，利于實現(xiàn)參數(shù)的微機控制，可更好地適用于焊接鋁合金、不銹鋼及其他難焊金屬的焊接。另外還可進(jìn)一步減輕設(shè)備重量。
等離子焊（PAW）
等離子是指在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下溫度超過3000℃的氣體，在溫度譜上可以把其看作為繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的第四種物質(zhì)狀態(tài)。等離子弧焊是在鎢極氬弧焊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種焊接方法。
展開 TPU或EVA膠膜超聲波搭接焊接機
TPU或EVA膠膜超聲波搭接焊接機效率快，母材本體熔合，強度接近原材料，無耗材，無VOC排放。適用PBT，PA66，ABS，PC，PP，亞克力，PU，PS，POM，PPO，PPE，PTFE，PE等多種塑料材料的焊接。
焊接方式不只電焊，還有這些焊接方式你可能沒聽過
熱氣焊接又稱熱風(fēng)焊接。
壓縮空氣或惰性氣體(通常為氮氣)通過加熱器加熱到所需溫度，噴到塑料表面及悍條上，使得二者熔融后在不大的壓力下結(jié)合的方法。
對氧有敏感性的塑料(如聚酞胺等)應(yīng)使用惰性氣體作為加熱介質(zhì)，其他塑料一般用經(jīng)過濾的空氣即可。
此法常用作聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚苯乙烯,碳酸醋等塑料的焊接。
熱壓焊是利用加熱和加壓力,使金屬絲與金屬焊接區(qū)壓焊在一起。
其原理是通過加熱和加壓力,使焊接區(qū)金屬發(fā)生塑性變形,同時破壞壓焊界面上的氧化層,使壓焊的金屬絲與金屬接觸面間達(dá)到原子的引力范圍,從而使原子間產(chǎn)生吸引力,達(dá)到鍵合的目的。
熱板焊接采用抽板式結(jié)構(gòu)，由電加熱方法將加 熱板機 熱量傳遞給上下塑料加熱件的熔接面。
使其表面熔融，然后將加 熱板機 迅速退出，上下兩片加熱件加熱后熔融面熔合、固化、合為一體。
整機為框架形式，由上模板、下模板、熱模板三大塊板組成，并配有熱模、上下塑料冷模，動作方式為氣動控制。
超聲波金屬焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，其優(yōu)點在于快速、節(jié)能、熔合強度高、導(dǎo)電性好、無火花、接近冷態(tài)加工；
缺點是所焊接金屬件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊點位不能太大、需要加壓。
激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。
是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。
一般采用連續(xù)激光光束完成材料的連接，其冶金物理過程與電子束焊接極為相似，即能量轉(zhuǎn)換機制是通過“小孔”（Key-hole）結(jié)構(gòu)來完成的。
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熱氣焊接又稱熱風(fēng)焊接。
壓縮空氣或惰性氣體(通常為氮氣)通過焊q中的加熱器加熱到所需溫度，噴到塑料表面及悍條上，使得二者熔融后在不大的壓力下結(jié)合的方法。
對氧有敏感性的塑料(如聚酞胺等)應(yīng)使用惰性氣體作為加熱介質(zhì)，其他塑料一般用經(jīng)過濾的空氣即可。
此法常用作聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚苯乙烯,碳酸醋等塑料的焊接。
熱壓焊是利用加熱和加壓力,使金屬絲與金屬焊接區(qū)壓焊在一起。
其原理是通過加熱和加壓力,使焊接區(qū)金屬發(fā)生塑性變形,同時破壞壓焊界面上的氧化層,使壓焊的金屬絲與金屬接觸面間達(dá)到原子的引力范圍,從而使原子間產(chǎn)生吸引力,達(dá)到鍵合的目的。
熱板焊接采用抽板式結(jié)構(gòu)，由電加熱方法將加 熱板機 熱量傳遞給上下塑料加熱件的熔接面。
使其表面熔融，然后將加 熱板機 迅速退出，上下兩片加熱件加熱后熔融面熔合、固化、合為一體。
整機為框架形式，由上模板、下模板、熱模板三大塊板組成，并配有熱模、上下塑料冷模，動作方式為氣動控制。
超聲波金屬焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，其優(yōu)點在于快速、節(jié)能、熔合強度高、導(dǎo)電性好、無火花、接近冷態(tài)加工；
缺點是所焊接金屬件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊點位不能太大、需要加壓。
激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。
是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。
一般采用連續(xù)激光光束完成材料的連接，其冶金物理過程與電子束焊接極為相似，即能量轉(zhuǎn)換機制是通過“小孔”（Key-hole）結(jié)構(gòu)來完成的。
展開 汽車內(nèi)外飾塑料成型工藝
3、擠出成型
擠出成型是借助螺桿和柱塞的擠壓作用，使塑化均勻的塑料強行通過模口而成為具有恒定截面和連續(xù)制品的成型方法。
原理：首先將粒狀或粉狀塑料加入料斗中，在旋轉(zhuǎn)的擠出機螺桿的作用下，加熱的塑料通過沿螺桿的螺旋槽向前方輸送。在此過程中，塑料不斷接受料筒的外加熱和螺桿與塑料之間、料筒與塑料之間的剪切摩擦熱，逐漸熔融成黏流態(tài)，然后在擠壓系統(tǒng)的作用下，塑料熔體通過具有一定形狀的擠出模具，從而獲得具有一定截面形狀的塑料型材。
擠出過程圖
擠出成型的塑料制品大致可以分為塑化、成型和定型三個階段。
4、搪塑工藝
搪塑成型是一種表皮成型工藝，常用來加工儀表板用表皮和門護(hù)板用表皮。
其工作原理——帶皮紋的搪塑模具背面或整體加熱，模具正面扣上裝有PVC（或TPU)粉末的粉箱，一邊加熱，一邊轉(zhuǎn)動，粉末在重力和熱的作用下貼附在模具表面上，成型為所需要形狀的表皮，取下粉箱，模具冷卻后，人工取下表皮的加工方法。
經(jīng)過一次加工成型后的成品，能在汽車內(nèi)外飾各部位得到使用；然而隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，消費者不但要求有可靠的使用性能，而且還要有一定的外觀要求，所以就衍生處一些二次加工方法，包含塑料間的焊接，塑料表面的電鍍，水轉(zhuǎn)印等工藝。
展開 動圖學(xué)習(xí)材料連接工藝
熱氣焊接又稱熱風(fēng)焊接。壓縮空氣或惰性氣體(通常為氮氣)通過焊槍中的加熱器加熱到所需溫度，噴到塑料表面及悍條上，使得二者熔融后在不大的壓力下結(jié)合的方法。對氧有敏感性的塑料(如聚酞胺等)應(yīng)使用惰性氣體作為加熱介質(zhì)，其他塑料一般用經(jīng)過濾的空氣即可。此法常用作聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚苯乙烯,碳酸醋等塑料的焊接。
熱壓焊是利用加熱和加壓力,使金屬絲與金屬焊接區(qū)壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力,使焊接區(qū)金屬發(fā)生塑性變形,同時破壞壓焊界面上的氧化層,使壓焊的金屬絲與金屬接觸面間達(dá)到原子的引力范圍,從而使原子間產(chǎn)生吸引力,達(dá)到鍵合的目的。
熱板焊接采用抽板式結(jié)構(gòu)，由電加熱方法將加 熱板機 熱量傳遞給上下塑料加熱件的熔接面。使其表面熔融，然后將加 熱板機 迅速退出，上下兩片加熱件加熱后熔融面熔合、固化、合為一體。整機為框架形式，由上模板、下模板、熱模板三大塊板組成，并配有熱模、上下塑料冷模，動作方式為氣動控制。
超聲波金屬焊接是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，其優(yōu)點在于快速、節(jié)能、熔合強度高、導(dǎo)電性好、無火花、接近冷態(tài)加工；缺點是所焊接金屬件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊點位不能太大、需要加壓。
激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。一般采用連續(xù)激光光束完成材料的連接，其冶金物理過程與電子束焊接極為相似，即能量轉(zhuǎn)換機制是通過“小孔”（Key-hole）結(jié)構(gòu)來完成的。孔腔內(nèi)平衡溫度達(dá)2500 0C左右，熱量從這個高溫孔腔外壁傳遞出來，使包圍著這個孔腔四周的金屬熔化。
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【材料知識】動圖實例講解材料連接工藝大全，值得收藏
熱氣焊接 又稱熱風(fēng)焊接。壓縮空氣或惰性氣體(通常為氮氣)通過焊q中的加熱器加熱到所需溫度，噴到塑料表面及悍條上，使得二者熔融后在不大的壓力下結(jié)合的方法。對氧有敏感性的塑料(如聚酞胺等)應(yīng)使用惰性氣體作為加熱介質(zhì)，其他塑料一般用經(jīng)過濾的空氣即可。此法常用作聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚苯乙烯,碳酸醋等塑料的焊接。
熱壓焊 是利用加熱和加壓力,使金屬絲與金屬焊接區(qū)壓焊在一起。其原理是通過加熱和加壓力,使焊接區(qū)金屬發(fā)生塑性變形,同時破壞壓焊界面上的氧化層,使壓焊的金屬絲與金屬接觸面間達(dá)到原子的引力范圍,從而使原子間產(chǎn)生吸引力,達(dá)到鍵合的目的。
熱板焊接采用抽板式結(jié)構(gòu)，由電加熱方法將加 熱板機 熱量傳遞給上下塑料加熱件的熔接面。使其表面熔融，然后將加 熱板機 迅速退出，上下兩片加熱件加熱后熔融面熔合、固化、合為一體。整機為框架形式，由上模板、下模板、熱模板三大塊板組成，并配有熱模、上下塑料冷模，動作方式為氣動控制。
超聲波金屬焊接 是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，其優(yōu)點在于快速、節(jié)能、熔合強度高、導(dǎo)電性好、無火花、接近冷態(tài)加工；缺點是所焊接金屬件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊點位不能太大、需要加壓。
激光焊接 是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法。是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。一般采用連續(xù)激光光束完成材料的連接，其冶金物理過程與電子束焊接極為相似，即能量轉(zhuǎn)換機制是通過“小孔”（Key-hole）結(jié)構(gòu)來完成的。
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04 超聲波焊接效果的影響因素
一、塑膠材料因素
上篇已經(jīng)介紹的適合超聲波焊接的材料選擇，一般情況下兩種材料滿足Tg或熔點接近、化學(xué)相容性良好和熔體流動指數(shù)接近這三個條件，基本可認(rèn)為是可焊接的，但需要注意以下幾點：
1、熱塑性塑膠又分為非結(jié)晶性（也叫無定形）塑膠和結(jié)晶性（或半結(jié)晶性）塑膠。
1）對于非結(jié)晶性塑膠，其分子排列無序、有明顯的使材料逐步變軟、熔化及至流動的溫度（Tg玻璃化溫度）。
2）對于結(jié)晶性塑膠，其分子排列有序，有明顯的熔點（Tm熔化溫度）和再度凝固點，在溫度達(dá)到熔點之前，半結(jié)晶塑料始終保持固態(tài)，當(dāng)溫度達(dá)到熔點時，整個分子鏈開始移動，塑膠開始融化，如果此時熱量降低，塑膠很快就會凝固。圖3-106顯示了非晶塑料和半結(jié)晶塑料的熔化過程之間的差異。
同時，結(jié)晶性塑料常常有較高的熔點，需要很高的能量（高熔化熱度）才能把結(jié)晶型的結(jié)構(gòu)打斷從而使材料從結(jié)晶狀態(tài)變?yōu)檎沉鳡顟B(tài)。因此，與非結(jié)晶性塑料相比，結(jié)晶性塑料更難焊接。為了獲得結(jié)晶塑料的更高焊接質(zhì)量，通常需要考慮更多因素，例如更高的振幅，更短的焊接距離等，且為了集中超聲能量，超聲線的角度設(shè)計的更小或采用其他的超聲結(jié)構(gòu)（剪切式）。
焊接過程中，結(jié)晶性（或半結(jié)晶性）塑料迅速熔化和迅速冷卻，焊縫處容易產(chǎn)生較多的非晶態(tài)（無定形）狀態(tài)塑料。如當(dāng)產(chǎn)品在后續(xù)使用過程中在高溫下工作時，焊縫處非晶態(tài)（無定形）狀態(tài)塑料會逐步轉(zhuǎn)變成半結(jié)晶狀態(tài)，從而在焊縫處內(nèi)部產(chǎn)生額外的結(jié)晶應(yīng)力，可能會降低焊接強度。
所以，針對這一點，非結(jié)晶性塑膠塑膠比結(jié)晶性（或半結(jié)晶性）塑膠更適用于超聲波焊接。
2、同一材料之間熔點是相同的，從原理講是可以焊接的，但是當(dāng)材料的熔點大于350℃時，不建議使用超聲焊接。
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同樣的激光器也可以應(yīng)用在汽車工業(yè)中對抗腐蝕涂層進(jìn)行去除，為后續(xù)焊接做準(zhǔn)備。
4. 表面結(jié)構(gòu)化
結(jié)構(gòu)化可以改變材料表面的物理特性。根據(jù)荷花效應(yīng)，疏水性表面結(jié)構(gòu)讓水從表面流掉。用超短脈沖激光器在表面創(chuàng)造亞微米結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)這個特性，并可以通過改變激光參數(shù)對所要創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確控制。
相反的效果，例如親水性表面，同樣可以實現(xiàn)，而且微加工還可以創(chuàng)造更大尺寸的結(jié)構(gòu)。這些工藝可以用于發(fā)動機中的油箱來制造一些降低磨損的微結(jié)構(gòu)，或者在金屬表面結(jié)構(gòu)化實現(xiàn)與塑料的焊接。
5. 雕刻成型
雕刻成型是通過燒蝕材料創(chuàng)造三維形狀。盡管燒蝕的尺寸可能會超過傳統(tǒng)意義上所說的微加工的范疇，但是它所需的精度還是使它被劃分到這類激光應(yīng)用領(lǐng)域。皮秒激光可以用于加工銑床的多晶金剛石刀具邊緣。
激光是加工多晶金剛石的理想工具，多晶金剛石是可以制作銑刀刀刃的極為堅硬的材料。使用雕刻成型技術(shù)來加工銑刀的切屑槽和齒，這種情形下激光的好處是非接觸和高加工精度。
微加工具有非常廣闊的應(yīng)用前景，越來越多的生活用品正通過激光微加工進(jìn)入我們的視野。
激光加工屬于無接觸式加工，具有后續(xù)工藝少，可控性好、易于集成，加工效率高、材料損耗小，環(huán)境污染低等顯著優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機械制造等行業(yè)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率、自動化程度、減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用。
來源：世界先進(jìn)制造技術(shù)論壇
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作者通過LS-DYNA軟件中的流固熱耦合模塊，模擬熱風(fēng)焊接過程中不同參數(shù)對產(chǎn)品各個焊腳上的熱影響和結(jié)構(gòu)變形影響，旨在找到最優(yōu)熱風(fēng)槍管道工裝設(shè)計結(jié)構(gòu)、流體流量及溫度參數(shù)等，為下一步良好的焊接效果做好準(zhǔn)備。
使用工具
LS-DYNA
最終成果
利用LS-DYNA ICFD模塊耦合熱學(xué)及結(jié)構(gòu)模塊，通過詳細(xì)Matrix參數(shù)進(jìn)行DOE研究，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)管管道直徑、熱空氣流體流量等參數(shù)對塑料焊腳的溫度場分布及結(jié)構(gòu)影響關(guān)系。仿真結(jié)果可針對產(chǎn)品焊接工裝設(shè)計及工藝參數(shù)提供一些指導(dǎo)，一定程度上節(jié)約了工裝設(shè)計周期和工藝驗證周期，降低了試錯成本，為后續(xù)焊接穩(wěn)定性研究奠定了基礎(chǔ)。
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