第一节　塑料焊接工艺原理和分类

一、塑料焊接的机理、条件和过程

塑料焊接的基本原理是：通过加热熔融待焊塑料部件的特定区域，并使不同的部件在接触面部位进行融合，最终成为一个整体。

塑料焊接的机理是一种基于自粘接过程的连接工艺。自黏合性是指当两个表面接触时能形成稳态键的能力。目前认为自黏合性与接触面上分子链自由末端的存在有关。这些分子链末端能通过接触面扩散形成自黏合键，但也有学者认为不由扩散控制。目前塑料焊接有扩散理论和黏弹接触理论两种理论。扩散理论认为，在焊接加工时，由于有剧烈的运动，两个焊件的表层分子相互扩散，表层消失，加长扩散时间，结合强度增加。黏弹理论认为，在焊接加工时，两个焊件的表面在焊接压力的作用下变形，分子间的吸引力作用于接触的表面，其表面结构与焊接时间有依赖关系。塑料设备的性能主要取决于其连接接头的性能，大多数工程应用均要求接头与母材具有相同的性能，而焊接方法和焊接技术则对接头性能具有重要的影响。

塑料焊接是通过热源加热塑料被焊件，热熔状态的塑料分子在焊接压力作用下流动并相互扩散，停止加热后，熔化的塑料固化形成紧密的焊接接头。因此实现塑料焊接有三个必要条件：一是满足达到塑料熔融流动的焊接温度；二是有促进分子相互扩散并挤去焊缝中残余气隙的焊接压力；三是在压力和温度共同作用时间内，塑料能建立起足够的焊接强度。塑料焊接可以使用焊条填充材料，也可以直接加热焊件而不使用填充材料。

塑料焊接的基本过程可分为5个基本步骤，即焊接前准备、加热、加压、保压（分子链之间互相扩散）、冷却。对于有些焊接工艺，这些步骤是按顺序进行的；而对于另外一些焊接工艺来说，某些步骤是同步进行的。

二、塑料焊接工艺分类

根据所焊接的塑料部件的形状及其内在要求的不同，人们开发了不同的焊接工艺。为了便于理解，通常根据焊接工艺所使用的加热方式的不同，将不同的焊接工艺进行分类：内加热式焊接和外加热式焊接（见图3.1）。其中，内加热式焊接工艺又可根据加热所用媒介的不同而进一步细分成机械内加热式焊接和电磁内加热式焊接。

图3.1　塑料焊接工艺的分类

机械内加热手段则是通过机械作用在塑料件表面和内部分子链之间引起摩擦，摩擦而后生热以加热塑料部件。这些工艺包括：超声波、振动和旋转焊接。

电磁式内加热手段则是依靠电磁波转化为热能，热能被塑料部件吸收。这些工艺包括：红外、激光、高频和微波焊接。

外加热的手段则是依靠对流和/或传导的方式加热需要焊接部位的表面，这些工艺包括：热板、热风、熔体挤出、传导加热嵌件、电阻丝熔融。

在具体制造加工过程中，须根据不同的产品和加工要求选择合适的焊接方式。