塑料因其具有質(zhì)輕,、耐沖擊性好、具有較好的透明性,、絕緣性好,、成型性好、著色性好,、加工成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械,、汽車(chē)及日用產(chǎn)品中。

自從人類(lèi)早期的時(shí)候想把矛頭綁在樹(shù)棍上,，裝配就成為人類(lèi)重要的努力方向,，塑料件最終使用性能很大程度上取決于塑料件之間的連接方式的?？茖W(xué)家及相關(guān)工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和實(shí)踐,，開(kāi)發(fā)出很多不同的塑料連接方式。

本文對(duì)這些塑料連接技術(shù)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹,。希望能對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員在塑料連接方式的選擇上提供參考,。

膠黏劑連接是指同質(zhì)或異質(zhì)物體表面用膠黏劑連接在一起的技術(shù)，其中膠黏劑是指通過(guò)界面的黏附和內(nèi)聚等作用,，能使兩種或兩種以上的制件或材料連接在一起的天然的或合成的,、有機(jī)的或無(wú)機(jī)的一類(lèi)物質(zhì)，統(tǒng)稱(chēng)為膠黏劑,，又叫黏合劑,，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱(chēng)為膠,。簡(jiǎn)而言之,，膠黏劑就是通過(guò)黏合作用，能使被黏物結(jié)合在一起的物質(zhì),。

是指溶劑溶解塑料表面使塑料表面間材料混合,，當(dāng)溶劑揮發(fā)后,，就形成了接頭。

緊固件連接是指應(yīng)用緊固件來(lái)連接塑料件，其中有壓入緊固件,、自攻螺釘和螺栓連接等,。通常所指的壓入緊固件是通過(guò)其桿上的某種凸起與塑料空形成干涉配合而連接塑料件的。自攻螺釘是利用自攻的螺紋連接而不用再攻制螺紋孔。

塑料鉸鏈可分為單件集成鉸鏈、兩件集成鉸鏈和多件組合鉸鏈三種類(lèi)型,。其中單件集成鉸鏈?zhǔn)莾蓚€(gè)部件作為一個(gè)整體通過(guò)模塑成型得以實(shí)現(xiàn),，而不需要其他的附加部件。兩件集成鉸鏈先通過(guò)模塑成型的方式分別加工兩個(gè)單獨(dú)的塑料件,，最后通過(guò)組裝連接,。多件組合鉸鏈除加工兩個(gè)單獨(dú)的塑料件，還需要使用附加的零件,，比如桿或金屬等鉸鏈部件,。它的優(yōu)點(diǎn)是可重復(fù)開(kāi)合、集成鉸鏈通常設(shè)計(jì)在箱內(nèi)或者靠近內(nèi)部因而減小了零件的外形尺寸,；缺點(diǎn)是模塑成型的模具精度要求高且模具一般較為復(fù)雜,、需要豐富的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行活動(dòng)鉸鏈的合理設(shè)計(jì)。

嵌件成型指在注塑件模具內(nèi)裝入預(yù)先準(zhǔn)備的異材質(zhì)嵌件后注入樹(shù)脂,，熔融的材料與嵌件接合固化,，制成一體化產(chǎn)品的成型工法。其中螺紋嵌件是在塑料件中產(chǎn)生螺紋的主要途徑,，這種方式能提供較自攻螺紋更好的連接強(qiáng)度,。嵌件品不盡限于金屬，也有布,、紙,、電線(xiàn)、塑料,、玻璃,、木材、線(xiàn)圏類(lèi),、電氣零件等多種,。嵌件成型利用了樹(shù)脂的絕緣性和金屬的導(dǎo)電性的組合，制成的成型品能滿(mǎn)足電氣產(chǎn)品的基本機(jī)能,。模內(nèi)鑲件注塑成型裝飾技術(shù)即IMD（In-Mold Decoration）,IMD是目前國(guó)際風(fēng)行的表面裝飾技術(shù),。主要用于家電產(chǎn)品的裝飾及功能控制面板、汽車(chē)儀表盤(pán),、空調(diào)面板,、手機(jī)外殼/鏡片、洗衣機(jī),、冰箱等應(yīng)用非常廣泛,。IMD就是將已印刷成型好的裝飾片材放入注塑模內(nèi),，然后將樹(shù)膠注射在成型片材的背面，使樹(shù)脂與片材接合成一體固化成型的技術(shù),。

嵌件模塑成型的主要優(yōu)點(diǎn)在于：樹(shù)脂的易成型性,、彎曲性與金屬的剛性、強(qiáng)度及耐熱性的相互組合補(bǔ)充可結(jié)實(shí)地制成復(fù)雜精巧的金屬塑料一體化產(chǎn)品,。

多零件模塑成型也稱(chēng)作雙色注塑,，是指將兩種不同色澤的塑料注入同一模具的成型方法,。它能使塑件出現(xiàn)兩種不同的顏色，并能使塑件呈現(xiàn)有規(guī)則的圖案或無(wú)規(guī)則的云紋狀花色,，以提高塑件的實(shí)用性和美觀性,。

下圖所示為雙色注塑成型原理。它有兩個(gè)料筒,，每個(gè)料筒的結(jié)構(gòu)和使用均與普通注塑成型料筒相同,。每個(gè)料筒都有各自的通道與噴嘴相通，在噴嘴通路中還裝有啟閉閥,。成型時(shí),，熔料在料筒中被塑化好后，由啟閉閥控制熔料進(jìn)入噴嘴的先后順序和排出料的比例,，然后由噴嘴處注射入模腔,。便可得到各種混色效果不同的塑料制品。

模塑螺紋連接是指通過(guò)注塑模具的設(shè)計(jì)直接將螺紋在塑料零件上成型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與其它帶有同樣牙型,、公稱(chēng)直徑等參數(shù)的螺紋連接,。

塑膠制品上的螺紋分為外螺紋與內(nèi)螺紋兩種，外螺紋通常采用滑塊來(lái)脫模,，內(nèi)螺紋則采用絞牙方式脫模,。其中外螺紋結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,，制品成型后在塑膠制品上會(huì)留下分型線(xiàn)痕跡,，若分型線(xiàn)痕跡明顯會(huì)影響產(chǎn)品外觀和螺紋的配合。其原理是靠斜導(dǎo)柱作用滑開(kāi),，然后頂針頂出產(chǎn)品,。內(nèi)螺紋模具又可分為：1、強(qiáng)制脫螺紋結(jié)構(gòu)(非旋轉(zhuǎn)式),。2,、非強(qiáng)制脫螺紋(旋轉(zhuǎn)式),。當(dāng)前模塑螺紋主要是用在瓶蓋的制作方面。

塑料攻絲螺紋連接是指先在塑料件上鉆孔再攻絲以形成螺紋，進(jìn)而利用該螺紋與其他零件進(jìn)行連接,，該方式和在金屬上類(lèi)似,。

它的優(yōu)點(diǎn)在于：該工藝對(duì)塑料零件的形狀沒(méi)有任何要求，并通過(guò)精密機(jī)械工具可以獲得定位精確的孔,。

壓力配合也稱(chēng)作受力配合,、干涉配合及收縮配合，將裝配關(guān)系屬于過(guò)盈配合的軸與孔在一定壓力的作用下裝配在一起,，也可以采用對(duì)孔加熱以擴(kuò)大孔或者對(duì)軸進(jìn)行冷卻以縮小軸的尺寸來(lái)進(jìn)行兩個(gè)部件間的裝配,，裝配后兩件恢復(fù)至同溫時(shí)而產(chǎn)生過(guò)盈配合。它利用被連接塑料件的孔與軸的彈性變形,，裝配后能傳遞一定的扭矩或軸向力,。

卡扣是用于一個(gè)零件與另一零件的嵌入連接或整體閉鎖的機(jī)構(gòu),，通常用于塑料件的聯(lián)接，其材料通常由具有一定柔韌性的塑料材料構(gòu)成,?？圻B接最大的特點(diǎn)是安裝拆卸方便，可以做到免工具拆卸,。

一般來(lái)說(shuō),，卡扣由定位件、緊固件組成,。定位件作用是在安裝時(shí),，引導(dǎo)卡扣順利、正確,、快速的到達(dá)安裝位置,。而緊固件作用是將卡扣鎖緊與基體上，并保證使用過(guò)程中不脫落,。根據(jù)使用場(chǎng)合和要求的不同,，緊固件又分可拆卸緊固件和不可拆卸緊固件?？刹鹦毒o固件通常被設(shè)計(jì)成當(dāng)施加一定的分離力后,，卡扣會(huì)脫開(kāi)，兩個(gè)連接件分離,。這種卡扣,，常用于連接兩個(gè)需要經(jīng)常拆開(kāi)的零件,。不可拆卸緊固件需要人為將緊固件偏斜，方能將兩零件拆開(kāi),，多用于使用過(guò)程中不拆開(kāi)零件的連接固定,。

鉚焊接工藝特別是用于連接不同材料制成的零件（例如塑料與金屬）。一個(gè)零件上有鉚柱,，伸入另一個(gè)零件的孔中,。然后通過(guò)塑料的冷流或熔化，鉚柱變形,，形成鉚釘頭,，將兩個(gè)零件機(jī)械性鎖緊在一起。通過(guò)改變焊頭的設(shè)計(jì),，可以獲得多種不同的鉚釘頭設(shè)計(jì),。

冷鉚焊接：在冷鉚焊接中，通過(guò)高壓使鉚柱變形,。冷流使得鉚柱區(qū)域產(chǎn)生大的應(yīng)力,，因此僅適用于延展性較好的塑料。

熱鉚焊接：在熱鉚焊接中,，壓縮焊頭發(fā)熱,，因此在鉚柱上形成鉚釘頭所需壓力較小，鉚釘頭中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也較小,?？蓱?yīng)用于較冷鉚焊范圍廣得多的熱塑性材料中，包括玻璃填充材料,。其接頭質(zhì)量取決于工藝參數(shù)的控制：溫度,、壓力和時(shí)間。

熱氣鉚焊接：在熱氣鉚焊接中,，以過(guò)熱空氣流的方式為鉚柱加熱,，通過(guò)鉚柱周?chē)臍夤軅鳠帷Ｈ缓螵?dú) 立的冷焊頭放低,，壓縮鉚柱,。

超聲波鉚焊接：在超聲波鉚焊接中，利用焊頭提供的超聲波 能量將鉚柱熔化,。在焊頭持續(xù)的壓力過(guò)程中,， 熔化的鉚柱材料流入焊頭內(nèi)的型腔中，形成 所需的鉚釘頭設(shè)計(jì)樣式,。

塑料件焊接工藝

焊接原理都是一樣的,，先把要焊接的兩個(gè)塑料件對(duì)接面加熱到熔化,，然后增加焊接面的對(duì)接壓力，穩(wěn)定保壓一定時(shí)間至焊接面固化,，即焊接成功,。

主要采用高周波設(shè)備高壓整流自激高周波電子管振蕩瞬間產(chǎn)生電磁波電流電場(chǎng)，利用被加工的PVC,、TPU,、EVA、PET等塑膠,、塑料材料在電磁波電場(chǎng)內(nèi)其塑膠,、塑料材料的內(nèi)部分子產(chǎn)生極性化摩擦生熱，加上一定的壓力使所需要熱合焊接的塑料,、塑膠產(chǎn)品達(dá)到熔接效果,。

旋轉(zhuǎn)摩擦式塑料焊接機(jī)一般用來(lái)焊接兩個(gè)圓形熱塑性塑料工件。焊接時(shí),，一個(gè)工件被固定在底模上,，另一個(gè)工件在被固定的工件表面進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于有一定的壓力 作用在兩個(gè)工件上,，工件間摩擦產(chǎn)生的熱量可以使兩個(gè)工件的接觸面熔化并形成一個(gè)禁固且密閉的結(jié)合,。其中定位旋熔是在設(shè)定時(shí)間旋轉(zhuǎn)，瞬間停在設(shè)定的位置上,， 成為永久性的熔合,。

熱板熔接是指將要連接的兩塊塑料件的邊放到恒溫器控制的熱板上加熱直至表面熔化，然后采用較小的壓力將軟化了的兩表面壓在一起實(shí)現(xiàn)塑料件的連接,，見(jiàn)圖,。另外有一種常用的熱板熱合工藝，首先將需要連接的兩個(gè)部件疊放在一起,，使用電熱管等途徑使熱合板發(fā)熱,，熱合板下降至兩部件中的上部件，同時(shí)對(duì)熱合板施加一定的壓力,，熱合板將兩部件接觸區(qū)域熔化然后固化連接在一起,。這種工藝主要用于高分子樹(shù)脂膜材與塑料件件的密封連接。

熱氣體焊接的方法有三種：點(diǎn)焊,、永久熱氣體焊和擠焊,。他們的基本原理一樣，通過(guò)電機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)帶走電熱絲所產(chǎn)生的熱量,，從而得到流動(dòng)的熱空氣,，使被焊接的兩個(gè)塑料件與焊條加熱呈熔融狀態(tài)而粘合在一起，從而達(dá)到焊接的目的,。其中點(diǎn)焊用于永久焊接前將各件固定在一起,。

點(diǎn)焊為對(duì)材料進(jìn)行臨時(shí)焊接,，不需要焊條即可完成，并且需要使用點(diǎn)焊焊嘴,。

永久焊要使用與焊接的零件材料相同的焊條,，焊嘴在焊接區(qū)域上以扇形來(lái)回迅速移動(dòng)，直到V型槽和焊條軟化到能夠焊接,，通常用熱滾筒壓在一起,。擠焊是指填充樹(shù)脂或者以顆粒的形式從漏斗處進(jìn)給或者以筒上的焊條的形式給出，然后從由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的單螺桿熔室中擠出,，采用電熱圈或者熱氣體進(jìn)行加熱,，結(jié)合面用連接在擠出機(jī)上的熱氣體預(yù)熱器進(jìn)行加熱，最后填充樹(shù)脂和被焊接件熔化而連為一體,。

超聲波焊接是通過(guò)超聲波發(fā)生器將50/60赫茲電流轉(zhuǎn)換成15,、20、30或40 KHz 電能,。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過(guò)換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng),，隨后機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過(guò)一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動(dòng)能量傳遞到待焊接工件的接合部,，在該區(qū)域,，振動(dòng)能量被通過(guò)摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能，致使兩個(gè)塑料的接觸面迅速熔化,，加上一定壓力后,，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(gè)堅(jiān)固的分子鏈,，達(dá)到焊接的目的,，焊接強(qiáng)度能接近于原材料強(qiáng)度。超聲波不僅可以被用來(lái)焊接硬熱塑性塑料,，還可以加工織物和薄膜,。

一套超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器，換能器/變幅桿/焊頭三聯(lián)組,，模具和機(jī)架 ,。

超聲波塑料焊接的好壞取決于換能器焊頭的振幅，所加壓力及焊接時(shí)間等三個(gè)因素,，焊接時(shí)間和焊頭壓力是可以調(diào)節(jié)的,，振幅由換能器和變幅桿決定。

振動(dòng)焊接工藝中有六個(gè)工藝參數(shù)：焊接時(shí)間、保壓時(shí)間,、焊接壓力,、振幅、頻率和電壓,。

振動(dòng)焊接分為：線(xiàn)性振動(dòng)焊接,、軌道振動(dòng)焊接和角振動(dòng)焊接,。

線(xiàn)性振動(dòng)摩擦焊接利用在兩個(gè)待焊工件接觸 面所產(chǎn)生的摩擦熱能來(lái)使塑料熔化,。熱能來(lái)自一定壓力下，一個(gè)工件在另一個(gè)表面以一定的位移或振幅往復(fù)的移動(dòng),。一旦達(dá)到預(yù)期的焊接程度,，振動(dòng)就會(huì)停止，同時(shí) 仍舊會(huì)有一定的壓力施加于兩個(gè)工件上,，使剛剛焊接好的部分冷卻,、固化，從而形成緊密地結(jié)合,。

軌道式振動(dòng)摩擦焊接是一種利用摩擦熱能焊接的方法,。在進(jìn)行軌道式振動(dòng)摩擦焊接時(shí)，上部的工件以固定的速度進(jìn)行軌道運(yùn)動(dòng)——向各個(gè)方向的圓周運(yùn)動(dòng),。運(yùn)動(dòng)可以產(chǎn) 生熱能,，使兩個(gè)塑料件的焊接部分達(dá)到熔點(diǎn)。一旦塑料開(kāi)始熔化,，運(yùn)動(dòng)就停止,，兩個(gè)工件的焊接部分將凝固并牢牢的連接在一起。小的夾持力會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生最小程 度的變形,，直徑在10英寸以?xún)?nèi)的工件可以用應(yīng)用軌道式振動(dòng)摩擦進(jìn)行焊接,。

角振動(dòng)焊接是指一個(gè)工件圍繞一個(gè)支點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，目前很少出現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的角振動(dòng)焊機(jī),。

激光焊接技術(shù)是借助激光束產(chǎn)生的熱量使塑料接觸面熔化,，進(jìn)而將熱塑性片材,、薄膜或模塑零部件粘結(jié)在一起的技術(shù)。

它最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代,，但是由于費(fèi)用昂貴,，無(wú)法和更早的塑料粘接技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)，如振動(dòng)焊接技術(shù),、熱板焊接技術(shù),。但是從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，由于激光焊接技術(shù)所需要的設(shè)備費(fèi)用下降，該技術(shù)才漸漸受到人們的廣泛歡迎,。

當(dāng)被粘接的塑料零部件是非常精密的材料(如電子元件)或要求無(wú)菌環(huán)境(如醫(yī)療器械和食品包裝)時(shí),，激光焊接技術(shù)就能派上很大用場(chǎng)。激光焊接技術(shù)速度快,，特別適用于汽車(chē)塑料零部件的流水線(xiàn)加工,。另外對(duì)于那些很難使用其它焊接方法粘接的復(fù)雜的幾何體，可以考慮使用激光焊接技術(shù),。

激光焊接的優(yōu)點(diǎn)主要有：焊接設(shè)備不需要和被粘結(jié)的塑料零部件相接觸,；速度快；設(shè)備自動(dòng)化程度高,，很方便的用于復(fù)雜塑料零部件加工,；不會(huì)出現(xiàn)飛邊；焊接牢固,；可以得到高精度的焊接件,；無(wú)振動(dòng)技術(shù)；能產(chǎn)生氣密性的或者真空密封結(jié)構(gòu),；最小化熱損壞和熱變形,；可以將不同組成或不同顏色的樹(shù)脂粘結(jié)在一起。

熱金屬絲焊也被稱(chēng)作電阻焊，使用金屬絲在連接的兩個(gè)塑料件之間傳遞熱量使得塑料件表面熔化,，并施加一定的壓力而使其連接在一起,。

金屬絲放置在要連接零件中的一個(gè)表面上，當(dāng)電流通過(guò)金屬絲時(shí),，利用他的電阻使金屬絲生熱,，并將熱量傳遞給塑料件。焊接完后金屬絲仍留在塑料制品內(nèi),，而伸出連接處以外的部分在焊接后剪掉,。一般會(huì)在零件上設(shè)計(jì)溝槽或其他的定位結(jié)構(gòu)保證金屬絲在合適的位置。

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