塑料焊接技术

热板塑料焊接工艺

热板焊接工艺
图1清楚地展示了热板焊接的基本原理,其工艺非常简单。将要连接的两块塑料的边放到用恒温器控制的热板上加热直至表面熔化,这需要用较小的压力完成,因为如果压力过大,软化了的表面容易变形。将这两块塑料从热板上移开.然后将软化了的两表面压在一起。同样,用力过大仍会使熔化的材料挤出而引起冷密封。最后将零件保持不动直至冷却固化。
相反,图2所示的生产设备要复杂得多。两个固定待连接零件的紧固装置受到载荷作用。这些紧固装置固定在该设备的钳子上。零件用夹子、真空吸盘、指。状夹或其他机构来夹紧在紧固装置上以避免翘曲变形。热板由在紧固装置上可作进出往复运动的加热板代替(也称作型芯),用筒式加热器对其进行加热,并且嵌件固定到它的每一侧上,嵌件被精确地加工成与焊接面积匹配形状,以保证只熔化零件需要熔化的表面。对于特殊轮廓的零件,它的轮廓由在嵌件上进行机加工实现。
从图上可知,在紧固装置上有加工限位器.在加热平台上有熔化限位器,用它们来控制熔化的尺寸、密封尺寸和零件间尺寸变化。加工限位器在熔化周期内两零件可相对移动0.38mm,在密封周期内可再次移动0.38mm。它们也消除冷密封,冷密封是由密封周期期间熔融材料的位移形成的,仅仅留下冷材料形成较弱的焊缝。限位器消除了产生废品的主要原因。
图3所示为热板焊接工艺。初始位置图3(a)]显示了各夹持一个零件的紧固装置、加热板、加工限位器和熔融限位器。将加热板移至一边,以使零件能够放置到夹紧装置上。
在图3(b)中,加热板已移动到两零件间,这时关上夹紧装置,使零件压在热板上直到表面熔化。图3(c)所示为实际焊接中三个阶段中的第一个阶段,熔化零件直到夹紧装置上的限位器与加热板上的限位器相接触,使其熔化层达到预定的厚度,在这一位置保持一定的时间,使需要焊接的表面熔化厚度达到应用时的理想厚度,这一厚度通常在0.38mm(0.015in)左右。对于高温材料而言,零件与加热板的接触时间为1~6s,而对于低温材料而言,则需8~15s。在这个过程中,可将熔融表面上的小缩痕及其他缺陷消除得到光滑的熔融表面。正确的加热板温度是决定焊接质量的关键。
接下来的一个阶段是将夹紧装置打开抽出加热板图3(d)]。这是焊接中的第二个阶段,或者说是“转变阶段”。为了减少冷却时间,这一步骤要迅速完成。在图3(e)中是将夹紧装置再次迅速合上,使两零件的两熔化表面相互挤压’每部分的挤压距离大约在0.38mm左右。然后保持这一状态直至冷却,这就是焊接的第三阶段或者是最后阶段,它被称为“连接阶段”。从加热阶段到连接零件总的每个零件压缩量为0.75mm。通常开始点就是设置各周期的起点。上荣超音波塑料焊接公司调节然后制作,直到通过反复试验和改错,确定出优化设置。熔化阶段结束到再次合上夹紧装置通常用时少于2s,这是决定焊接质量的重要因素。因为如果打开时间过长会使塑料的焊接表面形成冷却层,它会降低焊接的强度。
冷却时间通常在6~15s之间。如图3(f)所示,将夹紧装置打开.并使一半松开,将完成的装配件留在另一边待取走。如果产量有所保证的话,取走装配件可自动完成。不包括安装和拆卸焊件在内,总的周期根据焊件的尺寸设计会有所不同,对于低温高聚物周期在3 5~40s间,而对于高温材料则在15~20s间。热板焊接克服零件变形的限度,然而密封的焊接要求有平坦的焊接表面。
这种工艺也称作“距离焊接”,它的基本参数包括熔化层厚度和时间、密封厚度和时间及加热板温度。
有另一种称作是“压力焊接”的焊接技术,除了用很高的压力使零件与热板接触让零件与模具表面完全匹配外,这种技术与“距离焊接”类似。当熔化的高聚物·开始有明显的流动时,减小压力使其熔化层变厚,当熔化的塑料达到要求的厚度时,将其与模具分离。接下来是转变阶段和连接阶段,只不过后者是用压力控制的。“压力焊接”不控制距离。

图4显示了热板温度和熔融时间的关系。很明显,熔融焊接表面所需的时间会随着热板温度的下降而急剧上升,在某些情况下,这一时间达到45S。


大部分应用场合解决的是相同材料的焊接。然而'用加热板嵌件使两零件加热到不同的温度,可将两种相容但不相同材料的零件连接在一起。例如.丙烯酸酯透镜可与聚碳酸酯或ABS座焊接在一起,但是不能与聚乙烯或聚丙烯焊接。填充材料也可焊接,但是随着填充材料的增加,焊接会变得非常困难,因为填充材料所百分比越大,剩下的可以焊接的聚合物就会越少。
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