几种塑料焊接技术研究

　　摘要：塑料焊接是我们生活中必不可少的一种焊接技术，由此对塑料焊接技术进行了探究，查阅相关资料对塑料焊接的几种技术的工具、操作、用途等进行了简述以及相互的对。研究了塑料焊接方面的新技术，包括国内研发的超厚塑料焊接技术，以及国外新兴的激光焊接技术。总结了塑料焊接技术涉及到的行业领域，并对其中的汽车行业的塑料焊接技术进行了重点描述。由此可以看出，塑料焊接已经渗透到工业领域的各个零部件的加工，生活用品的生产都离不开塑料焊接技术。   

   关键词： 塑料焊接，超厚塑料，激光焊接，应用，汽车行业   
    正文：   塑料焊接是热塑性塑料二次加工的主要方法之一，利用热塑性塑料受热熔融的特点，凭着热的作用，使两个塑料部件的表面同时熔融，在外力的作用下，使两个部件结为一体，称为焊接。由于加热的方式不同，塑料焊接可分为加热工具焊接、感应焊接、摩擦焊接、超声波焊接、高频焊接、热风焊接等。   

（一） 几种塑料焊接技术简述

1． 加热工具焊接   

　　利用加热工具，如热板、热带或烙铁对被焊接的两个塑料表面直接加热，直到其表面具有足够的熔融层，而后移开加热工具，并立即将两个表面压紧，直至熔融部分冷却硬化，使两个塑件彼此连接，这种加工方法称为加热工具焊接。它适用于焊接有机玻璃、硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯、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。目前比较常见的如PP－R管件的连接就是使用了这种工艺。
2． 感应焊接

　　将金属嵌件放在塑料焊件的表面，并以适当的压力使其暂时结合在一起，随后将其置于交变磁场内，使金属嵌件因产生感应电势生热致使塑料熔化而结合，冷却即得到焊接制品，此种焊接方法称为感应焊接。这种焊接方法，几乎适用于所有热塑性塑料的焊接。
3． 超声波焊接   

　　超声波焊接也是热焊接，其热量是利用超声波激发塑料作高频机械振动取得的，当超声波被引向待焊的塑料表面处，塑料质点就会被超声波激发而做快速振动从而生产机械功，随着再转化为热，被焊塑料表面温度上升并熔化，非焊接表面处的温度不会上升。超声波是通过焊头引入被焊塑料的，当焊头停止工作时，塑料便立刻冷却凝固。根据超声波焊接机的结构，可以焊接各种热塑性塑料。     

4． 高频焊接   

　　将迭合的两片塑料置于两个电极之间，并让电极通过高频电流，在交电电磁场的作用下，塑料中的自由电荷，自然会以相同的频率（但稍滞后）产生反复位移（极化），使极化了的分子频繁振动，产生摩擦，电能就转化为热能，直至熔融，再加以外力，相互结合达到焊接的目的，称为高频焊接。它适用于极性分子组成的塑料，例如聚氯乙烯、聚酰胺等制成的薄膜或薄板。   

5． 摩擦焊接

　　利用热塑性塑料间摩擦所产生的摩擦热，使其在摩擦面上发生熔融，然后加压冷却，就可使其结合，这种方法称为摩擦焊接。此法适用于圆柱形制品。

6． 热风焊接

　　热风焊接具有使用方便，操作简单等特点，特别适用于塑料板材的焊接，这种加工方法是将压缩空气（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，使之达到熔融状态，从而在不大的压力下使焊接得以结合。

（二） 塑料焊接新技术
1．超厚塑料焊接
　此前一直困扰塑料制品企业的超厚塑料焊接技术难题在2008年9月得到了解决。河北衡水中成防腐设备工程有限公司研发的程控塑料焊接新技术，不仅实现了超厚塑料制品高质量一次性焊接，而且可以广泛应用于聚丙烯、聚乙烯等材料。
技术采用预热与螺杆挤出机一体化设计，焊接强度高、密封效果好。特别是对宽焊缝且厚度在30毫米以上的塑料制品，能一次焊接成形，焊缝机械强度接近被焊母体。经测试，产品各项指标完全达到德国焊接规范DVS2209-1技术标准要求，可与德国MUNSCL公司技术相媲美，可以满足国内石化等行业对大型防腐设备的要求。
　目前，该技术已应用于河北、山东等地的消毒剂万吨项目、聚氯乙烯配管安装、大型污水池聚氯乙烯软塑衬里防腐、有机硅项目300立方米储罐以及氯碱项目500立方米次氯酸钠罐等工程项目。   
2．激光焊接
　在美国，激光焊接看来似乎发展成为了特别适合某些应用的连接方法，在这些应用中，与其它焊接方法如超声波焊接、振动焊，热平板焊接相比，激光焊接具有成本和性能方面的优势。
　激光焊接的一大优点是，它是采用非接触式的加热方式对塑料工件进行加热，即使是复杂的三维待焊接面也可以被塑化。因此，红外线焊接技术尤其适用于复杂曲面的零件以及大型结构性塑料零件。
　在各国对激光焊接技术的发展中，德国FRIMO公司的红外线焊接设备非常给力，投资成本相对较低, 且效率较高。与其他焊接技术相比，其设备的投资成本可节省20%。
但是现在，激光焊接不为人们所熟悉是其得到广泛应用的最大障碍。   
（三） 塑料焊接技术的应用

　塑料焊接用途极其广泛，在各个领域都必不可少。其主要应用于以下行业：
   玩具业:塑胶玩具、玩具枪、塑胶电话、游乐器、飞机、卡通塑胶玩具等 ；
   文具业:订书机、PP文卷夹、塑料笔桶等 ；
   电子业:计算机、手机电池、充电器、SD卡、电子表、乐器、录影带盒、CD外壳、手机外壳等 ；
   汽车业:后车灯、后视镜、前角灯、指示灯座、仪表板、喇叭、码表等 ； 食品业:保温杯、内松盒、座密封式容器等 ；
   电机业:电源开关盒、继电器、设定器、电池外壳、整流器、天线结盒等；   
   饰品业:冲花、锁匙扣、相框、压克力钻等 ；
   日常用品:打火机、眼镜盒、手提电筒、时钟等；   
   其它：PP盒、厨具用品、通讯设备等。

   我们以汽车业为例，我们重点介绍一下塑料焊接技术在汽车业中的应用。汽车用塑料分为两种：一种是热固性塑料，它们能够经受住普通的烘漆操作；一种是热塑性塑料， 具有加工容易、快速的优点。塑料的连接是其广泛应用的关键环节。
　在汽车制造中，蓄水池内衬焊缝、大型热塑性塑料通气管道的组装、塑料油（水）箱的制造等需要用到热气焊接技术；汽车散热器上集水室、液压油箱、聚丙烯共聚物蓄电池灯、聚乙烯燃油箱加油管、内外部饰件和部件、前灯和尾灯、工具箱等加工需要用到热工具焊接技术；汽车安全气囊、仪表板、座位、内面板等的焊接需要用到高频焊接技术；仪表板、电动机壳、轴承保持架、灯罩、（驾驶室）杂物箱、透镜、过滤器、阀门、空气换向器（分流器）、气流探测器等都需要用到超声波焊接技术……

（四） 小结
　　随着人们生活中对轻量化工具的需求的增大和塑料工业的迅速发展，塑料在生活中的应用将会越来越多，越来越广，各种塑料的焊接方法也会得到长足的发展。就如塑料焊接技术水平已经成为了衡量汽车生产技术水平及新材料开发水平的标志之一。可以深信，各种塑料的焊接方法必将在各个工业领域发挥越来越广的作用。