振動(dòng)摩擦焊接機(jī)——工藝參數(shù)

典型塑料零件的連接方法有螺絲連接、搭扣、壓裝、膠水粘合和焊接。焊接是永久連接塑料零件的有效方法。塑料焊接工藝多種多樣，有超聲波焊接、振動(dòng)摩擦焊接、激光焊接、熱板焊接和紅外焊接等。

振動(dòng)摩擦焊接通常用于大型零件焊接。對(duì)于較小的零件，可以實(shí)現(xiàn)一次多件（2-4件），實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)快速的焊接。振動(dòng)摩擦焊接最重要的工藝參數(shù)是頻率、振幅、壓力、時(shí)間和焊接深度，優(yōu)化焊接參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)非常高的焊接強(qiáng)度。不過，焊接參數(shù)的設(shè)置取決于材料種類、幾何形狀和清潔度等要求。

振動(dòng)摩擦焊接機(jī)工藝參數(shù)

1、頻率

振動(dòng)摩擦焊接機(jī)有兩種工作頻率，一種是高頻振動(dòng)模式200-240Hz，另一中是低頻振動(dòng)模式80-120Hz。選擇哪一種頻率取決于上模具重量和高度。頻率對(duì)焊縫質(zhì)量無顯著影響。

2、振幅

對(duì)于高頻工作模式（如240Hz），輸出振幅（峰值到峰值）0.5-1.8mm。對(duì)于低頻工作模式（如100Hz），輸出振幅2-4mm，見圖1。通常，當(dāng)零件之間的間隙限制在小于1.5mm時(shí)，使用高頻振動(dòng)。振幅越大，焊接時(shí)間越短，不過清潔度會(huì)變差。

圖1 振幅和頻率曲線（藍(lán)色代表高幅低頻，紅色代表低幅高頻）

3、焊接壓力

可調(diào)整范圍區(qū)間大，從0.5到20 MPa。常用范圍0.5-2.0 MPa。較高壓力能減少焊接時(shí)間。值得注意的是，焊縫壓力過大，會(huì)導(dǎo)致大量熔體流出焊縫區(qū)域，熔體層下方的了冷態(tài)塑料進(jìn)行粘接形成冷焊縫，大大減少焊接強(qiáng)度。

一般來說，焊縫強(qiáng)度對(duì)振動(dòng)頻率和振幅不是非常敏感。對(duì)于含有玻璃纖維的材料，應(yīng)盡可能限制或減少熔體流動(dòng)。因?yàn)槿垠w的橫向流動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致玻纖排布方向發(fā)生改變，減少焊縫的焊接強(qiáng)度。高粘度材料能承受較高的焊接壓力。但較高的壓力會(huì)增加第一階段（固態(tài)摩擦階段）的粉塵數(shù)量。

4、焊接時(shí)間

振動(dòng)摩擦焊接過程有兩種控制方式：時(shí)間控制和深度控制。一般常用焊接深度控制方式。

5、焊接深度

決定焊縫強(qiáng)度最重要的因素是焊接深度。當(dāng)焊接深度超過一個(gè)臨界閥值，即達(dá)到第三階段（穩(wěn)態(tài)流動(dòng)階段）的最小深度，焊接強(qiáng)度就能夠達(dá)到母體材料強(qiáng)度。當(dāng)焊接深度小于這個(gè)臨界閥值時(shí)，焊接強(qiáng)度減少。焊接深度大于這個(gè)臨界閥值時(shí)，對(duì)于同種塑料之間的焊接，不會(huì)增大焊接強(qiáng)度。對(duì)于不同塑料之間的焊接，卻可以增大焊接強(qiáng)度。

只要達(dá)到這個(gè)臨界閥值，焊接強(qiáng)度對(duì)焊接頻率和振幅大小不敏感。當(dāng)處于恒定閥值（高于臨界閥值）時(shí)，壓力增大，焊接強(qiáng)度降低。

上述的建議可以作為參數(shù)設(shè)置的起點(diǎn)。精確的參數(shù)設(shè)定還與材料種類、幾何形狀、強(qiáng)度要求、密封要求和清潔度要求相關(guān)。

下面是典型的參數(shù)設(shè)定：

焊接壓力：1.4MPa（200psi）

頻率：240Hz

振幅：1.8mm

焊縫深度：1.5mm

時(shí)間：3.5s

保壓時(shí)間：0.5倍的焊接時(shí)間