塑料焊接市场应用

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随着材料科学的发展，塑料应用越来越广，随之带来了塑料连接的问题，塑料焊接也因其特殊的性能有诸多困难，而多种先进焊接方法的应用使难题迎刃而解。

中国塑料加工业有着巨大的发展潜力，随着工业生产的迅速发展，塑料以其密度小、重量轻、比强度高、抗冲击性好、加工性能好、设计自由度大、耐化学腐蚀性强以及可回收再利用等优点广泛用于国民经济和人民生活的各个领域。

由于塑料的加工工艺等方面的原因，很多结构复杂的产品不能一次加工成型，需要把多个零部件无缝连接到一起。连接方法有两种：粘接和焊接。一般粘接工艺生产效率低、质量安全需要保障，并且胶粘剂都有一定的毒性，容易引起环境污染，危害生产人员健康。塑料焊接工艺得到了越来越广泛的应用，能够被激光焊接的塑料均属于热塑性塑料，在实际生产过程中，只有分子结构相同或相近的热塑性塑料才能进行焊接，在焊接面上是分子间的化学结合，所以母材越相近，焊接效果越好，焊接质量也就越高。


目前应用较多的塑焊方法有激光焊接、超声波焊接、高频焊接、摩擦焊、红外线、热板焊接和热风焊接。

激光焊接技术

20世纪70年代，激光开始被应用到塑料焊接上。其原理是两种塑料在低压力下被夹紧在一起，将激光器产生的光束（通常存在于电磁光谱红外线区的集束强辐射波）通过反射镜、透镜或光纤组成的光路系统，聚焦于待焊接区域，穿过一个制品，然后被另外一个制品吸收。吸收激光能量的制品形成热作用区，在热作用区中将光能转化为热能，塑料的接触面软化、熔化，形成一个焊接区，在随后的凝固过程中，已融化的材料形成接头，待焊接的部件即被连接起来。

绝大多数本色的塑料和许多有色的半透明塑料都能被激光焊接，例如聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯烯（PP）等材料，也通常在热作用区添加碳黑等吸收剂增强吸热效果。

与传统的塑料焊接技术相比，激光焊接塑料技术主要有以下几方面的优点：焊接缝尺寸精密、牢固、不透气及不漏水，部件表面能够严密地连接起来；在焊接过程中树脂降解少、产生碎屑少；与其他熔接方法比较，大幅减少制品的振动应力和热应力；能够将多种不同塑料焊接起来（其他焊接方法有较大限制）；擅长焊接具有复杂外形（甚至是三维）的制品；能够焊接其他方法不易达到的区域，易于控制，具有良好的适应性；

塑料激光焊接还具有焊接速度快、精度高、自动化、精密数控容易实现、成本相对较低等优点，因此塑料激光焊接技术在汽车、医疗器械、含有线路板的塑料制品、包装等领域得到了比较广泛的应用，也特别吸引了那些寻求更清洁的方式来熔接复杂部件的加工商。



  
超声波焊接

超声波焊接就是使用高频机械能软化或熔化接缝处的热塑性塑料。被连接部分在压力作用下固定在一起，然后再经过频率通常为20或40kHz的超声波振动，换能器把大功率振动信号，转换为相应的机械能，施加于所需焊接的塑料件的接触界面，但超声波被引向待焊的塑料表面时，塑料质点就会被超声激发而作快速的振动，从而产生机械功，再转为热能，热塑性塑料的温度就会上升以至熔化。非焊接表面处的塑料，其温度是不会上升的。机械功的形式是塑料质点因振动引起的连续交替的受压和解压以及被焊表面之间因振动引起的摩擦。焊件接合处剧烈摩擦瞬间产生高热量，使分子交替熔合，从而达到焊接效果。

超声波焊接的特点是，发热只集中在焊接部分，焊缝牢固而美观，不管塑料的极性大小，几乎所有加热熔融的塑料薄膜都可以采用超声波焊接，尤其适合于焊接刚性较大的薄膜材料。超声波焊接不受待焊表面污染的限制，焊接过程很快，焊接时间不到1s，并且很容易实现自动化，可通过计算机程序控制来实施对大件和不规则工件的焊接，如汽车保险杠、前后门、内饰件、滤清器、刹车灯、灯具等，同时反光片及反光材料也越来越多的采用超声波焊接。

高频焊接

高频焊接又称高频热合，是利用电磁感应原理高频感应加热技术，穿透塑料制品对埋藏于塑料件内部的感应体或磁性塑料产生感应加热，被焊塑料在快速交变电场中可以产生热量而使需焊接部位迅速软化熔融，继而填充接口间隙，并以完善的机械装置辅助以达到完美焊接。简单地说，它是利用电子管自励振荡器所产生的高频电场，使塑料介质分子产生热量，并施以一定压力来达到热合的目的。产生高频感应的最为常用的方法是，利用高频电流通过线圈，从而得到一个强大的高频磁场。采用高频焊接的塑料薄膜必须是极性高分子材料，如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等。聚烯烃是非极性分子，所以聚乙烯和聚丙烯薄膜不能用热合机进行高频焊接，但也用于通过添加磁性物质加工而成的磁性复合塑料。

高频焊接的焊缝致密，其强度可等于或大于母材强度；表面光洁度高，颜色与母材一样；沿焊缝长度方向加热均匀，焊缝质量稳定；可生产带有全焊封面及全焊图案的各种规格及尺寸的制品，其缺点是焊缝长度取决于焊具（上电极）的长度，当焊缝长度超过焊具长度时，要移动后再焊接；在滚焊时，滚轮温度可能超过允许值，焊缝处会产生厚度变化现象，甚至烧穿。通过这种方法焊接制作的产品有可充气物品（如安全气囊），防水衣等等。



  

摩擦焊

摩擦焊接是利用热塑性塑料之间摩擦生成的摩擦热使摩擦面发生熔化，而后再加压冷却，从而达到结合。这种方法最适用于空心或实心圆柱形的制件，而待结合部分是圆锥形或是其它简单几何形状，也是适用的。另外，摩擦焊接可用于很多类型的热塑性塑料。
摩擦焊接的优点是生产率高、容易实现自动化和机械化；用一种材料焊接时，其接头性能好；设备简单，操作方便，用普通的车床或钻床即可焊接。但是摩擦焊对所焊接的零件的尺寸和形状有所限制。

摩擦焊技术适用范围广，可焊接汽车半轴、气门、安全气囊、涡轮增压器、连身齿轮、连轴齿轮、等速万向节、前悬架等。目前，国内汽车的许多部件多采用传统工艺加工，费料、费工。而国外已大量应用了摩擦焊等先进工艺。

红外线

这项技术类似于电热板焊接，将需要焊接的两部分固定在贴近电热板的地方，但不与电热板接触。在热辐射的作用下，连接部分被熔融，然后移去热源，将两部分对接，压在一起完成焊接。这种方式不产生焊渣、无污染，焊接强度大，主要用于PVDF、PP等精度要求很高的管路系统的连接。

热板焊接

这项技术是最简单的塑料焊接技术，特别适合于需要大面积焊接面的大型塑料件的焊接，一般是用平面电热板将需焊接的两平面熔融软化后迅速移去电热板合并两平面并加力至冷却。这种方法焊接装置简单，焊接强度高，制品、焊接部的形状设计相对来说比较容易。但由热板产生的热量使制品软化，周期较长；熔融的树脂会粘附到电热板上且不易清理，时间长了形成杂质影响粘接强度；需严格控制压力和时间保证适当的熔融量；当不同种类的树脂或金属与树脂相接合时，会出现强度不足的现象。

热风焊接

当热风气流直接吹向接缝区时，导致接缝区和与母材同材质的填充焊丝熔化。通过填充材料与被焊塑料熔化在一起而形成焊缝。这种焊接方法焊接设备轻巧容易携带，但对操作者的焊接技能要求比较高。

随着塑料新材料的不断开发，塑料的应用领域不断扩大，而塑料焊接也将随之有更大的发展。

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随着材料科学的进步，塑料焊接技术在各领域的应用逐渐广泛。塑料以其独特的优势，在国民经济和日常生活中扮演着重要角色。针对复杂结构产品的连接问题，塑料焊接提供了高效、环保的解决方案。

塑料焊接，相比粘接，具有更高的生产效率和连接质量。随着技术的进步，热熔焊接、激光焊接等多种方法不断涌现，使塑料焊接更加精确、快速。同时，焊接过程无毒害物质释放，有利于环境保护。

未来，随着技术的进步和市场的需要，塑料焊接将在更多领域得到应用，为工业生产和生活带来更多便利。我们团队将持续研发，推动塑料焊接技术的进步，满足市场需求。