塑料热板焊接机原理及其工艺介绍

1、热板焊接简介

　　热板焊接是连接热塑性合物最常用的方法之一，因为这种方法可形成军固焊接，且简单、可幕、经济。热板焊接是将两个焊接件贴近或靠近热工具，通过传导、对流和辐射加热焊接表面，促使表面熔融，一且在焊接表面形成一定量的熔融层，就可以将热源撤离，并将两个焊接面合在一。通常存在一定量的挤压流体可以确保彻底熔接，同时也可以除去表面污染。之后，接触面固化，形成焊接热板焊接是一个比较容易控制的一个操作过程，也是可形成牢固焊接的简单工艺，其焊接产品可长期使用。事实上，其焊接强度比采用其他焊接方法获得的强度都高。通常采用热板焊接可以焊接未填充材料，如果选择的参数合适，且焊接设计合理，可以获得接近本体强度的焊接强度。为了提高力学性能或降低成本，在热塑性聚合物中加入填料将对焊接有副作用，这增加了选择合适参数和获得高焊接强度的难度。这种情况下，要达到希望的焊接点强度，需要对工艺步骤进行更多的试验。为了通过焊接点传递所设计的负荷，焊接点的设计也是很重要的热板焊接通常用于批量生产，其焊接周期相对较长（10～30s或更长），这比内加热焊接方法如振动或超声波焊接的周期还长。不过，热板焊接的周期与注射模压的周期相当，所以进行连续生产没有问题。另外，可以增加焊接设备，来同时焊接多个部件，以缩短焊接周期。

　　热板焊接早在20世纪30年代起就应用于连接PVC半成品。随着聚烯烃应用的日益广泛，热板焊接也越来越重要，因为聚烯烃很难连接。热板焊接可用于管道和仪器仪表的焊接，也可用于批量生产的热塑性模压制品。因此，几乎所有比较大的塑料研究机构都把他们的研发和模拟扩展到热板焊接。与此同时，许多国内外的焊接技术研究机构［例如：德国的Deutscher Verband fuer Schweissen（DVS），美国的 American Welding Society（AWS）以及制定欧洲标准的 Comite Europeen de Normalisation（CEN）］编辑了一些指导手册和说明书可以帮助使用者组装焊接设备，并处理焊接过程中的问题。

2、热板焊接工艺

2．1常规热板焊接

与其他热塑性材料的焊接方法相类似，热板焊接也是通过提供必要的热量和压力来熔融和焊接部件。

图3．1描述了热板焊接的各个步骤。在加热阶段，焊点区域与热板直接物理接触，并通过传导受热。热板温度范围大约为材料熔点以上30～70℃．在现实生产实际中，由于部件成型时的热变形，部件的焊接面很少能符合理论焊接面。因此，在配合阶段，焊接表面在高压(0.2~0. 5MPa)下熔融， 使之与热板表面的几何形状相符，也就是要求的焊接形状。在这个阶段挤压出的熔体会燃烧掉。一旦焊接部分与热板完全接触，压力就可以减到最小(但必须保证焊接部分与热板继续保持接触),这时就是加热时间的开始。该阶段在不发生熔融材料明显变形的情况下，热量传人焊点区域，熔融表面的温度继续缓慢升高，达到低于热板表面温度20左右。通过设定热板温度和控制加热时间，可以精确控制熔融材料的黏度和塑化层厚度。为了减少熔融材料粘到热板上，通常在热板上涂一层聚四氟乙烯膜。为了避免聚四氟乙烯的降解，热板的最高温度要控制在250C以内。

　　加热阶段结束后，开始进入过渡阶段。此时，焊接件离开热板，热板缩回，焊接件在预定压力下粘接在一起。这个时间越短越好，因为熔融层会逐渐变凉，如图3.2.

　　焊接部分压在一起时，就是焊接(熔焊)阶段的开始。焊接压力取决于熔体的粘度和熔融部分的厚度。焊接压力一般为0. 025 ~0.05MPa。在整个冷图3.2热板焊接过程中温度 和压力历程却阶段应该一直保持压力不变。冷却阶段由于热量向周围空气和材料内部扩散，会引起熔融层温度的降低。当熔融层温度明显低于晶体(半结晶性聚合物)熔点，或低于软化温度(无定形热塑性聚合物的玻璃化转变温度)时，冷却阶段就结束了，此时可以撒消压力，焊接件离开机器。如果焊接部分冷却速度过快(例如使用冷却剂),有可能焊接不好。应该非常注意的是已经焊接完的部件在完全冷却到室温之前，不能承受压力。焊接质量很大程度上取决于熔融层的厚度，以及焊接完后焊接区城是否仍存在部分熔融层。如果施加的焊接压力过大，有可能导致熔融层完全被挤出，反面对焊接质量不利。

　　批量生产焊接产品中使用焊接设备的，可利用气动、液压或电气设备提供焊接所需配合位置和焊接压力。这些设备可以确保焊接过程中所需压力得到精确控制和重现。有些设备利用机械制动来代替压力，从而控制配合和焊接位移。该制动装置可以确保焊接区域以外熔融材料不变形.