01 金屬的焊接
焊接：是通過加熱或加壓，或兩者同時并用，并且用或不用填充材料，使兩個分離的物體產(chǎn)生原子間結(jié)合力而連接成一體的技術(shù)。
焊接的分類有很多種，如下圖：
傳統(tǒng)意義上的焊接通常是指金屬的焊接。金屬焊接方法有40種以上，如果根據(jù)焊接過程進行分類，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。
1、熔焊，是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。
2、壓焊，是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時，在軸向壓力作用下連接成為一體。
3、釬焊，是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現(xiàn)原子間的相互擴散，從而實現(xiàn)焊接的方法。
02 塑膠的焊接
實際上，不止金屬可以焊接，塑膠也可以焊接，塑膠焊接的關(guān)鍵步驟就是首先需要把塑膠材料軟化，根據(jù)軟化的方式的不同，塑料焊接方法可分為通過外加熱源軟化、機械運動軟化、電磁作用軟化三種。
以上三種軟化方式雖然具體的形式不一樣，但是本質(zhì)是一樣的，就是通過加速塑膠內(nèi)部分子的無規(guī)則運動，從而產(chǎn)生熱量而使得塑膠得到軟化。
以上塑膠焊接的方法中，應(yīng)用最多的是超聲波焊接，這是因為其有非常高的焊接效率，超聲波焊接的整個過程在短短幾秒完成，與其他焊接方式相比，無需事先加熱工具，也無需長時間等待接頭固化或干燥。
03 超聲波焊接的原理
超聲波：是指頻率超過人耳聽覺范圍上限（20000Hz）的聲波。由于其頻率高，因而具有許多特點：首先是功率大，其能量比一般聲波大得多，因而可以用來切削、焊接、鉆孔等。
圖：超聲波的頻率范圍
超聲波焊接所用的設(shè)備是超聲波焊接機，其結(jié)構(gòu)組成如下圖：
圖：超聲波焊接機的組成
塑膠超聲波焊接的過程：
圖：超聲波焊接機的結(jié)構(gòu)簡圖
然后，焊頭將接收到的高頻振動傳遞到待焊接塑膠件的界面，在該區(qū)域即兩個焊接的交界面處由于振動引起摩擦，因此會產(chǎn)生局部高溫，由于塑料導(dǎo)熱性差，一時還不能及時散發(fā)，聚集在焊區(qū)，當(dāng)溫度達(dá)到此塑膠件本身的熔點時，兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，熔化的塑膠填充于接口間的空隙，使其融合成一體。當(dāng)超聲波停止作用后，讓壓力持續(xù)幾秒鐘，使其凝固成型，這樣就形成一個堅固的分子鏈，形成牢固的結(jié)合。
圖：塑膠焊接結(jié)合的過程
超聲波焊接的優(yōu)缺點：
1、優(yōu)點：
2、缺點：
熱塑性塑料是超聲波焊接的理想材料，因為這種材料在高溫下不會形成不可恢復(fù)的分子聯(lián)結(jié)鍵，可以在重新加熱后重塑，熱塑性塑料還包括兩種類型：非結(jié)晶塑料和半結(jié)晶塑料，非結(jié)晶聚合物的分子排列是隨機的，沒有確定的熔點，非結(jié)晶聚合物具有高效的能量傳遞，因此只需少量能量即可熔化，半結(jié)晶聚合物的分子排列非常有序，具有重復(fù)的結(jié)構(gòu)特性，有一個非常確定的熔點，半結(jié)晶聚合物熔化需要高溫，吸收大量熱量，比半結(jié)晶聚合物焊接困難。
衡量不同熱塑性材料的可焊性需要考慮 Tg、化學(xué)相容性和熔體流動指數(shù) (MFI)。
a）通常，兩種不同塑料的 Tg 應(yīng)在 6℃ 以內(nèi)，它們在超聲波振動下受熱熔化的時間差不大，可焊性高。
c）熔體流動指數(shù) 是衡量塑料在轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時流動的難易程度，為獲得最佳效果，待焊接的塑料應(yīng)具有相似的 MFI。
綜合以上3個因素考慮，各塑膠材料之間的超聲波可焊接性如下圖：
注意：綠色表示可焊性好；橙色表示可焊性一般；白色表示難焊或不可焊
以上未完待續(xù)。。。
聯(lián)系客服
