【原】塑膠件緊固工藝之七：熱板焊接

降本設(shè)計(jì) 2022-10-11 發(fā)布于上海

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什么是熱板焊接

熱板焊接可能是最簡單的塑料焊接技術(shù)，但這種方式特別適合于需要大面積焊接的大型塑膠件的焊接。

熱板焊接（hot plate welding）是指由熱板產(chǎn)生熱量對(duì)兩個(gè)塑膠件加熱，使其達(dá)到熔化狀態(tài)，再施加一定的壓力使得兩個(gè)塑膠件融合成一體。

▲熱板焊接具體步驟

▲焊接前后剖面對(duì)比

▲焊接機(jī)器

▲熱板焊接原理視頻

▲實(shí)例視頻1--小盒子

▲實(shí)例視頻2--馬桶蓋（視頻較大，選擇觀看）

熱板焊接的優(yōu)缺點(diǎn)

熱板焊接的優(yōu)點(diǎn)是：

焊接強(qiáng)度高
設(shè)備成本低
工藝簡單，對(duì)零部件的公差要求不嚴(yán)格
多個(gè)零件可以同時(shí)焊接
適用于大多數(shù)的熱塑性塑料
可以達(dá)到氣密和水密的要求，可靠性好
幾乎適用于所有或大或小的塑膠件
可以焊接形狀復(fù)雜的塑膠件

熱板焊接的缺點(diǎn)是：

由熱板產(chǎn)生的熱量使塑膠件軟化，生產(chǎn)周期較長。小的塑膠件需要15秒，而大的塑膠件甚至需要幾分鐘
在焊接區(qū)域容易產(chǎn)生飛邊
耗電量大
塑料殘質(zhì)易附著在熱板上（必須有相應(yīng)的對(duì)策）
當(dāng)不同種類的塑膠材料互相焊接時(shí)，會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度不足

熱板焊接的應(yīng)用

熱板焊接的應(yīng)用案例包括車燈、汽車水箱、洗衣機(jī)出水栓、汽車車門、儀表臺(tái)、中控、風(fēng)道、塑料水箱、油壺、燈具、容器、蓄電池、蒸汽燙斗、進(jìn)氣歧管、碳罐、儀表盤、摩托車瀝青器、洗衣機(jī)塑料杯平衡器、座椅頭枕、扶手面板、手套箱和安全氣囊等。

熱板焊接的材料選擇

熱板焊接的材料選擇原則：

大多數(shù)的熱塑性塑料都可以使用熱板焊接，包括ASA、ABS、PA、PBT、PC、PE、PET、PMMA、PVC、POM、PPO、PPS、PP、PSU、PVDF和TPE；
塑料合金也可以使用熱板焊接，包括PMMA/ABS、PMMA/PVC、PMMA/PS和PC/PBT等；其它一些塑料合金例如PVC/ABS和HDPE/PP等，不利于使用熱板焊接。
材料盡量保持一致，否則不同材料間不具備相融性無法保證焊接強(qiáng)度；
玻纖和滑石粉可以加入到塑料中，比例不能超過30%；玻纖不會(huì)融化也不會(huì)重新分布，這會(huì)影響焊接強(qiáng)度；
熱板材料應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性能，為了防止熔融的塑料在熱板上產(chǎn)生粘模，可以在熱板表面涂上一層聚四氟乙烯（熱板溫度低于250℃，高于250℃時(shí)，聚四氟乙烯會(huì)分解）或鍍鈹青銅（熱板溫度高于250℃）。

熱板焊接的材料兼容性：

熱板焊接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南

熱板焊接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于焊接強(qiáng)度和可靠性至關(guān)重，熱板焊接的目的是焊接處的強(qiáng)度能夠等同于本體強(qiáng)度，為此，必須遵循相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南。

1. 焊接筋的設(shè)計(jì)：

焊接筋上必須具有多余的材料，該部分材料經(jīng)過焊接周期中的溶化階段（紅色）和連接（階段）后會(huì)以毛邊的形式轉(zhuǎn)移到焊接筋外部。

▲焊接前

▲多余的材料焊接后變成毛邊

注意：

當(dāng)塑膠件的加工精度較差時(shí)，焊接筋的尺寸應(yīng)當(dāng)較大；
最小化焊接角度，最大不超過30度。與焊接壓力方向垂直的平面焊接是最理想的；
焊接筋在焊接時(shí)會(huì)承受加大的壓力，因此必須設(shè)計(jì)焊接治具能夠直接支撐焊接筋；
盡量在兩個(gè)焊接零件之間設(shè)計(jì)定位特征，通過焊接治具的對(duì)齊成本較高，而且效果差。
一個(gè)完美的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是：合理的焊接筋設(shè)計(jì)，合理結(jié)構(gòu)以進(jìn)行毛邊控制、零部件定位、以及與焊接治具的配合；
永遠(yuǎn)保證兩個(gè)焊接面互相平行；

2. 焊接間隙的設(shè)計(jì)：

焊接間隙的設(shè)計(jì)需要滿足以下設(shè)計(jì)指南：

不要在分模線、澆口和頂針區(qū)域設(shè)置焊接筋；
焊接筋與周圍特征（側(cè)壁、其它零部件等）至少要保證1.52mm的間隙，以提供加熱空間；
加強(qiáng)筋附近應(yīng)當(dāng)具有足夠的空間以放置溶化的材料，一般控制20%以上余量；

3. 焊接結(jié)構(gòu)的類型：

熱板焊接的焊接結(jié)構(gòu)包括無凸緣結(jié)構(gòu)和凸緣結(jié)構(gòu)。

無凸緣結(jié)構(gòu)：

適用于壁厚相對(duì)較厚、焊接強(qiáng)度要求不高或外觀要求較高的塑膠件焊接。針對(duì)焊接溢膠問題，可以增加溢膠槽（其形式多樣）。

▲無凸緣結(jié)構(gòu)

▲無凸緣結(jié)構(gòu)衍生設(shè)計(jì)

凸緣結(jié)構(gòu)：

相對(duì)于無凸緣結(jié)構(gòu)，凸緣結(jié)構(gòu)增加了焊接面寬度及焊縫強(qiáng)度，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其適合于尺寸較大、焊接強(qiáng)度要求較高且外觀要求較低的塑膠件焊接。針對(duì)外觀及內(nèi)部要求，可以單側(cè)或雙側(cè)增加溢膠槽，其形式多樣。

▲常規(guī)凸緣結(jié)構(gòu)

▲凸緣結(jié)構(gòu)衍生設(shè)計(jì)

4. 常見焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示例：