热塑性塑料的焊接技术

本文的目的是对产业上热塑性塑料热连接各种可行技术的概括。根据向焊缝导进热的方法的不同可以将塑料焊接技术分为三种不同的种别：

● 通过机械运动

● 通过外加的热源

● 通过电磁性

通过机械运动产生热的焊接技术

直线性振动

在直线性振动的焊接过程中，待连接的两部分受摩擦之前在压力作用下互相接触;由往复运动而产生的摩擦热使界面的塑料熔化,接下来将熔化的两部分对中并固定直到焊缝凝固。

大部分热塑性材料可以用这种技术焊接。这种技术被广泛地应用在汽车产业部件的连接上，例如：两段减震器，油箱，通气管道和车门内面板。

旋转

在旋转焊接中，焊缝区的外形总是圆形的，并使其旋转运动。这项技术已用于各种聚乙烯浮筒，喷雾器，传动轴和聚氯乙烯管道及设备的制造中。

超声波

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40千赫的超声波振动。超声波焊接过程很快，焊接时间不到一秒，并且很轻易实现自动化，在汽车、医疗器械、电子产品和包装行业的部件制造中很受欢迎。

使用外加热源的焊接技术

电热板

电热板焊接可能是最简单的塑料连接技术，从小的汽车蓄液器到直径超过1000㎜的管道都可应用。

这种技术就是将待连接的两部分的端部紧贴在电热台面上加热，直到端面塑料充分地熔化。然后移出电热板，将待连接的两部分压在一起。焊后需保持足够的冷却时间以增强焊缝的强度。

热棒和脉冲

这项技术主要用在连接厚度小于0.5㎜的塑料薄膜。其工作原理是：将两层薄膜紧压在热金属棒上，软化后连接在一起。焊接时间非常迅速，焊接厚100μm的薄膜大约需要2秒。

使用脉冲焊接的原理与热棒焊接相同。当薄膜紧压在一起时，触发镍铬丝使电能瞬间开释产生热量。这种方法用在聚乙烯塑料袋快速封口的情况。

热气焊 

在热塑性塑料的热气焊接中，所焊板厚通常在30㎜以内并开V型或T型坡口。当热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。

热气焊的主要优点是焊接设备轻易携带。但焊接过程缓慢，焊接质量主要取决于焊工的技能。建议对焊工进行技能培训和资格认证以期达到较高的焊接水平。

挤压 

挤压焊接类似于热气焊，有着热气焊的一些优缺点。熔融的塑料填充材料从微型手持挤压机的罐中送进接头坡口中。熔融材料是从一聚四氟乙烯靴挤出的，该靴的外形要与被焊坡口的外形相匹配。靴的前段有热气流喷出，用以在熔融材料堆敷前对母材预热，以确保形成焊缝所需要的足够的热量。

这种方法一般用于大型构件的装配制造，如壁厚达50㎜的化学储罐。

直接应用电磁学的焊接技术

电阻性插销 

这指的是在通高电流产生电阻热之前,在两个被焊件之间放置一个导电的插销，当插销被加热时，其四周的热塑性塑料软化，继而熔化，再施加压力，使熔化的焊件表面熔化在一起形成焊缝。

广泛应用的电阻式插销焊接是电熔技术，即用特殊设计的含有整体电热线圈的套筒耦合器来连接热塑性塑料管。

感应 

由于接缝处通常也需要放进一个插销，因此与电阻性插销焊接有类似之处。然而感应焊的焊接过程中，在近接缝处放置一个连接高频电源的工作线圈，当高频电流通过工作线圈时，产生了不断变化的磁场，磁场的磁力线与插销相互作用产生涡流，从而使插销及四周连接区域加热。

高频

高频（高频或射频）焊接是建立在被焊塑料在快速交变电场中可以产生热的基础上。因此，这项技术的应用通常限于聚氯乙烯（ＰＶＣ），ＥＶＡ和聚亚交脂等材料。

在焊接过程中，被连接部分收到施加在两个金属棒间的高频电场的作用。这个动态电场引起塑料的分子振动，一部分振动能转化为热能，使材料加热。

通过高频焊接制作的产品包括文具夹，可充气物品，防水衣和血袋。

红外线 

在红外线焊接过程中，被连接的两部分放在贴近电热板的地方。这项技术类似于电热板焊接，然而没有直接与热源接触。当时间足够时，连接部分被熔化，压在一起形成焊缝。

红外线焊接通常比电热板焊接快，时间约是电热板焊接的50%左右。红外线焊接由于实现了无接触加热，排除了热板表面的污染物进进焊缝的可能。这项技术用来焊接塑料管。

激光 

激光焊接技术是用通常存在于电磁光谱红外线区的集束强辐射波，熔化接头区的塑料。所用激光的类型和塑料的吸收特性决定可能焊接的程度。

最近TWI获得Clear WeldTM 透射焊接（transmission welding ）的专利，这种技术是在两个可透射的塑料连接表面使用一种无色的红外线吸收介质，从而这两块光学透明的塑料在进行激光焊接后几乎看不见接缝的存在。激光焊接的优点是焊接速度快、干净、非接触过程，因而闪光和变形最小。