第一節(jié)　塑料焊接工藝原理和分類(lèi)

一、塑料焊接的機(jī)理、條件和過(guò)程

塑料焊接的基本原理是：通過(guò)加熱熔融待焊塑料部件的特定區(qū)域，并使不同的部件在接觸面部位進(jìn)行融合，最終成為一個(gè)整體。

塑料焊接的機(jī)理是一種基于自粘接過(guò)程的連接工藝。自黏合性是指當(dāng)兩個(gè)表面接觸時(shí)能形成穩(wěn)態(tài)鍵的能力。目前認(rèn)為自黏合性與接觸面上分子鏈自由末端的存在有關(guān)。這些分子鏈末端能通過(guò)接觸面擴(kuò)散形成自黏合鍵，但也有學(xué)者認(rèn)為不由擴(kuò)散控制。目前塑料焊接有擴(kuò)散理論和黏彈接觸理論兩種理論。擴(kuò)散理論認(rèn)為，在焊接加工時(shí)，由于有劇烈的運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)焊件的表層分子相互擴(kuò)散，表層消失，加長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間，結(jié)合強(qiáng)度增加。黏彈理論認(rèn)為，在焊接加工時(shí)，兩個(gè)焊件的表面在焊接壓力的作用下變形，分子間的吸引力作用于接觸的表面，其表面結(jié)構(gòu)與焊接時(shí)間有依賴(lài)關(guān)系。塑料設(shè)備的性能主要取決于其連接接頭的性能，大多數(shù)工程應(yīng)用均要求接頭與母材具有相同的性能，而焊接方法和焊接技術(shù)則對(duì)接頭性能具有重要的影響。

塑料焊接是通過(guò)熱源加熱塑料被焊件，熱熔狀態(tài)的塑料分子在焊接壓力作用下流動(dòng)并相互擴(kuò)散，停止加熱后，熔化的塑料固化形成緊密的焊接接頭。因此實(shí)現(xiàn)塑料焊接有三個(gè)必要條件：一是滿(mǎn)足達(dá)到塑料熔融流動(dòng)的焊接溫度；二是有促進(jìn)分子相互擴(kuò)散并擠去焊縫中殘余氣隙的焊接壓力；三是在壓力和溫度共同作用時(shí)間內(nèi)，塑料能建立起足夠的焊接強(qiáng)度。塑料焊接可以使用焊條填充材料，也可以直接加熱焊件而不使用填充材料。

塑料焊接的基本過(guò)程可分為5個(gè)基本步驟，即焊接前準(zhǔn)備、加熱、加壓、保壓（分子鏈之間互相擴(kuò)散）、冷卻。對(duì)于有些焊接工藝，這些步驟是按順序進(jìn)行的；而對(duì)于另外一些焊接工藝來(lái)說(shuō)，某些步驟是同步進(jìn)行的。

二、塑料焊接工藝分類(lèi)

根據(jù)所焊接的塑料部件的形狀及其內(nèi)在要求的不同，人們開(kāi)發(fā)了不同的焊接工藝。為了便于理解，通常根據(jù)焊接工藝所使用的加熱方式的不同，將不同的焊接工藝進(jìn)行分類(lèi)：內(nèi)加熱式焊接和外加熱式焊接（見(jiàn)圖3.1）。其中，內(nèi)加熱式焊接工藝又可根據(jù)加熱所用媒介的不同而進(jìn)一步細(xì)分成機(jī)械內(nèi)加熱式焊接和電磁內(nèi)加熱式焊接。

機(jī)械內(nèi)加熱手段則是通過(guò)機(jī)械作用在塑料件表面和內(nèi)部分子鏈之間引起摩擦，摩擦而后生熱以加熱塑料部件。這些工藝包括：超聲波、振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)焊接。

電磁式內(nèi)加熱手段則是依靠電磁波轉(zhuǎn)化為熱能，熱能被塑料部件吸收。這些工藝包括：紅外、激光、高頻和微波焊接。

外加熱的手段則是依靠對(duì)流和/或傳導(dǎo)的方式加熱需要焊接部位的表面，這些工藝包括：熱板、熱風(fēng)、熔體擠出、傳導(dǎo)加熱嵌件、電阻絲熔融。

在具體制造加工過(guò)程中，須根據(jù)不同的產(chǎn)品和加工要求選擇合適的焊接方式。