Все, что нужно знать о сварке пластиковых изделий

Введение

Пластмассы широко применяют в упаковке бытовой химии, медицинском оборудовании, автомобилях и товарах повседневного спроса. В статье кратко представлены технологии соединения пластмасс. В отличие от сварки металлов, пластики можно соединять множеством способов.

Типы пластиковых соединений

Клеевое соединение：

Клеевое соединение относится к технологии соединения поверхностей однородных или разнородных объектов с помощью клея. Клей относится к способности двух или более пластичных компонентов за счет адгезии и когезии интерфейса. Или класс природных или синтетических, органических или неорганических веществ, которые соединяют материалы вместе, в совокупности называемые клеями, также называемые адгезивами, обычно именуемые клеем. Короче говоря, клей - это вещество, которое может связывать сцепляемые части вместе посредством адгезии.

Подключение растворителя：

Растворитель растворяет поверхности пластика, обеспечивая смешение материала между ними. После испарения растворителя образуется соединение. При подготовке пластиковых поверхностей необходимо удалить все загрязнения: плохо подготовленные компоненты приводят к разрушению сварного соединения растворителем.

Сварка в растворителе - это процесс, в котором растворитель используется для размягчения некристаллических термопластичных материалов. Соединение завершается, когда растворитель полностью израсходован или испарился. Соединение достигается за счет растворения свариваемого пластика.

Когда соединение содержит определенное количество компонентов исходного материала, его прочность выше. Растворитель должен заполнить зазоры в области соединения. Этот метод нельзя использовать для ПЭ, ПП, фторопластов и т. д.

Прочность соединения может достигать прочности основного материала. Необходимое сварочное оборудование простое, работа очень проста, а стоимость низкая.

Скорость сварки низкая, требуется много времени, чтобы испариться, некоторые растворители токсичны и вредны для человеческого организма, поэтому следует позаботиться о защите.

Основные используемые инструменты: инъекционные иглы, инструменты для тестирования, контейнеры для погружения и т.д.; зажимные инструменты, сушильные устройства; устройства для регенерации растворителя и т.д.

Крепежное соединение

Крепежное соединение - это применение крепежных элементов для соединения пластиковых деталей, включая запрессованные крепежные элементы, самонарезающие винты и болтовые соединения. Вдавливаемые крепежи, как их обычно называют, соединяют пластиковые детали, образуя интерференционную посадку между определенным выступом на стержне и пластиковой полостью. Саморезы используют самонарезающуюся резьбу для соединения без нарезания резьбовых отверстий.

Шарнирное соединение

Пластиковые петли можно разделить на три типа: однокомпонентные интегрированные петли, двухкомпонентные интегрированные петли и многокомпонентные комбинированные петли. Однокомпонентный интегрированный шарнир изготавливается путем формования двух частей как единого целого без использования других дополнительных деталей. Два интегрированных шарнира сначала обрабатываются как две отдельные пластиковые детали путем формования, а затем соединяются посредством сборки. Помимо обработки двух отдельных пластиковых деталей, шарниры из нескольких частей также требуют использования дополнительных деталей, таких как стержни или металлические элементы шарнира. Его преимущества заключаются в том, что его можно многократно открывать и закрывать, а встроенные петли обычно проектируются в коробке или близко к интерьеру, что позволяет уменьшить общий размер деталей; его недостаток заключается в том, что формы для формовки требуют высокой точности и обычно сложны, что требует большого опыта разработки. Разумная конструкция подвижных шарниров.

Вставное формование

Литье со вставками — метод, при котором заранее подготовленные вставки из разных материалов помещают в пресс-форму, а затем впрыскивают смолу. Расплав соединяется со вставкой и затвердевает, образуя единое изделие. Резьбовые вставки — основной способ создания резьбы в пластиковых деталях; они прочнее самонарезающей резьбы. Вставками могут быть металл, ткань, бумага, провода, пластик, стекло, дерево, катушки и электрические компоненты. Сочетание изоляционных свойств смолы и проводимости металла позволяет получать электротехнические изделия. Технология декорирования со вставкой в форме называется IMD (In-Mold Decoration) и применяется для панелей бытовой техники, приборных панелей автомобилей, панелей кондиционеров, корпусов и линз телефонов, стиральных машин и холодильников. Печатный декоративный лист помещают в форму и впрыскивают смолу с обратной стороны, объединяя лист и смолу в монолитное изделие.

Основное преимущество литья со вставкой заключается в том, что легкость формования и изгибаемость смолы и жесткость, прочность и жаростойкость металла могут быть объединены для получения сложных и изысканных металлопластиковых изделий.

Многокомпонентное формование

Многокомпонентное литье, также известное как двухцветное литье под давлением, относится к методу литья, при котором два разных цвета пластика впрыскиваются в одну форму. Он позволяет создавать пластиковые детали двух разных цветов, а также создавать на них регулярные узоры или нерегулярные муароподобные цвета, что улучшает практичность и эстетику пластиковых деталей.

На рисунке ниже показан принцип двухцветного литья под давлением. Он имеет две бочки, структура и использование каждой бочки такие же, как и у обычных бочек для литья под давлением. Каждая бочка имеет свой собственный канал, соединенный с соплом. При формовании в сопле, после того как расплавленный материал пластифицируется в бочке, расплавленный материал поступает в переднюю часть сопла через клапан открытия и закрытия и выгружает определенную долю материала. Впрыскивается в полость пресс-формы из сопла. Доступны различные пластиковые изделия с различными эффектами смешивания цветов.

Формирование литой резьбы

Литое резьбовое соединение - это непосредственное формирование резьбы на пластмассовых деталях с помощью литьевых форм, что позволяет получить резьбовые соединения с другими резьбами с тем же профилем зубьев, номинальным диаметром и другими параметрами.

Резьба на пластиковых изделиях делится на два типа: внешняя и внутренняя. Внешние резьбы обычно используют ползуны для распалубки, а внутренние - методы скручивания для распалубки. Структура внешней резьбы относительно проста. После формования изделия на пластиковом изделии остаются следы от линий разделения. Если следы от разделительных линий очевидны, это повлияет на внешний вид изделия и координацию резьбы. Принцип работы заключается в том, что под действием наклонной направляющей стойки изделие раздвигается, а затем выталкивающий штифт выбрасывает его. Формы для внутренней резьбы можно разделить на:

1. Конструкция для принудительного удаления резьбы (невращающийся тип).

2. Непринудительное удаление резьбы (ротационный тип). В настоящее время литая резьба используется в основном при производстве крышек для бутылок.

Резьбовое соединение

Резьбовое соединение пластика - это сверление и нарезание отверстий в пластиковых деталях для образования резьбы, а затем использование резьбы для соединения с другими деталями. Этот метод аналогичен методу, применяемому в металле.

Его преимущество заключается в том, что процесс не предъявляет никаких требований к форме пластиковых деталей, а точно расположенные отверстия можно получить с помощью прецизионных станков.

Подгонка под давление

Посадка под давлением также называется силовой посадкой, интерференционной посадкой и усадочной посадкой. Вал и отверстие, монтажные отношения которых представляют собой интерференционную посадку, собираются вместе под определенным давлением. Отверстие также может быть нагрето для увеличения отверстия или охлаждения вала. Сборка между двумя частями осуществляется путем уменьшения размера вала. После сборки интерференционная посадка возникает, когда обе детали возвращаются к одинаковой температуре. Она использует упругую деформацию отверстия и вала соединенных пластиковых деталей и может передавать определенный крутящий момент или осевое усилие после сборки.

Защелкивающееся соединение

Пряжка - это механизм, используемый для встроенного соединения или общей фиксации одной детали с другой. Обычно она используется для соединения пластиковых деталей, а ее материал, как правило, состоит из пластика с определенной степенью гибкости. Самая главная особенность защелкивающегося соединения заключается в том, что его легко устанавливать и демонтировать, и разобрать его можно без инструментов.

В целом, пряжки состоят из позиционирующих деталей и крепежных элементов. Функция позиционирующей части - направлять пряжку, чтобы она плавно, правильно и быстро достигла места установки во время монтажа. Функция крепежа заключается в фиксации пряжки с корпусом основания и обеспечении того, чтобы она не упала во время использования. В соответствии с различными случаями использования и требованиями, застежки делятся на съемные и несъемные. Съемные застежки обычно сконструированы таким образом, что при приложении определенной разделительной силы застежка расстегивается и две соединительные части разъединяются. Такой вид застежки часто используется для соединения двух деталей, которые необходимо часто разбирать. Несъемные крепежи требуют искусственного прогиба крепежа для разделения двух частей. Они чаще всего используются для соединения и фиксации деталей без их демонтажа в процессе эксплуатации.

Клепка из пластмассы

Процесс сварки заклепками используется, в частности, для соединения деталей из разных материалов (например, пластика с металлом). На одной детали имеются заклепки, которые вставляются в отверстия в другой детали. Затем под воздействием холодного потока или плавления пластика заклепки деформируются, образуя головки заклепок, которые механически скрепляют две детали. Изменяя конструкцию сварочной головки, можно получить множество различных конструкций головок заклепок.

Холодная клепальная сварка: высокое давление деформирует заклепочные стойки. Холодное течение создает большие напряжения в зоне заклепки, поэтому способ подходит только для пластмасс с хорошей пластичностью.

Горячая клепальная сварка: нагретая прижимная головка позволяет формировать головку заклепки меньшим давлением и с меньшими остаточными напряжениями. Метод применим к гораздо более широкому диапазону термопластов, чем холодная клепка, включая стеклонаполненные материалы. Качество соединения зависит от контроля температуры, давления и времени.

Газотермическая клепальная сварка: столбик заклепки нагревается потоком перегретого воздуха, проходящего по окружающей его трубке. Затем опускается отдельная холодная сварочная головка и сжимает столбик.

Ультразвуковая клепка: заклепочные стойки расплавляются ультразвуковой энергией сварочной головки. Пока головка продолжает давить, расплавленный материал стойки заполняет ее полость и формирует головку заклепки требуемой формы.

Сварка пластиковых деталей: принцип такой же — сначала стыковые поверхности нагревают до плавления, затем повышают давление на поверхности сварочных прутков и стабильно удерживают его до затвердевания шва. После этого соединение готово.

Стержень для индукционной сварки

В основном используется высокочастотное оборудование, высоковольтное выпрямление, самовозбуждающиеся высокочастотные электронные трубки колеблются, чтобы мгновенно генерировать электромагнитные волны тока электрических полей, и использовать обработанные ПВХ, ТПУ, ЭВА, ПЭТ и другие пластики и пластиковые материалы для производства поляризованного трения между внутренними молекулами пластиков и пластиковых материалов в электромагнитной волне электрического поля. Генерируйте тепло и добавляйте определенное давление для достижения сварочного эффекта на пластике и пластиковых изделиях, которые должны быть термически запечатаны и сварены.

Спиновая сварка

Машины для сварки пластика вращающимся трением обычно используются для сварки двух круглых термопластичных заготовок. Во время сварки одна заготовка фиксируется на дне пресс-формы, а другая вращается на поверхности фиксированной заготовки. Поскольку на две заготовки действует определенное давление, тепло, выделяемое при трении между заготовками, может расплавить контактную поверхность двух заготовок и образовать прочное и герметичное соединение. Среди них позиционная спиновая сварка, которая вращается в заданное время и мгновенно останавливается в заданном положении, превращаясь в неразъемное соединение.

Сварка горячим способом

При сварке горячей плитой края двух пластиковых компонентов помещают на термостатированную плиту и нагревают до расплавления поверхности; важна правильная температура. Затем размягченные поверхности прижимают небольшим усилием. Сварка пластмасс подобна сварке металлов, но для образования соединения расплавляется пластик, а не металл.

Кроме того, широко используется процесс термозапечатывания с помощью горячей пластины. Сначала две детали, которые необходимо соединить, укладываются вместе, а пластина для термозапечатывания нагревается с помощью электрических нагревательных трубок и других средств. Термозапаивающая пластина опускается на верхнюю часть двух деталей, и в то же время к ней прикладывается определенное усилие. Под действием давления термосвариваемая пластина расплавляет зону контакта двух деталей, а затем застывает, соединяя их вместе. Этот процесс в основном используется для герметичного соединения полимерных смоляных пленочных материалов и пластиковых деталей.

Сварочный стержень для горячей газовой сварки

Для изготовления изделий из термопластов применяют три метода сварки горячим газом: прихваточную, постоянную газовую и экструзионную. Принцип одинаков: поток от двигателя уносит тепло нагревательной спирали, образуя горячий воздух, который расплавляет соединяемые пластиковые детали и сварочный пруток. Прихватка фиксирует детали перед постоянной сваркой.

Точечная сварка - это временная сварка материалов, которая не требует сварочного прутка и предполагает использование пистолета для точечной сварки.

При постоянной сварке используется правильный сварочный стержень из того же материала, что и свариваемая деталь. Сварочный наконечник быстро перемещается вперед-назад в форме веера по зоне сварки, пока V-образная канавка и сварочный стержень не размягчатся настолько, чтобы их можно было сварить, обычно их прижимают друг к другу горячим роликом. Экструзионная сварка подразумевает заполнение смолой или подачу ее из воронки в виде гранул или подачу в виде сварочного прутка на бочку, а затем выдавливание ее из одношнековой плавильной камеры, приводимой в движение двигателем, и нагрев с помощью электрического нагревательного кольца или горячего газа. Поверхность шва нагревается с помощью подогревателя горячего газа, подключенного к экструдеру, и, наконец, наполнительная смола и свариваемые детали расплавляются и соединяются вместе.

Ультразвуковая сварка

Ультразвуковая сварка использует ультразвуковой генератор для преобразования тока частотой 50/60 Гц в электрическую энергию частотой 15, 20, 30 или 40 КГц. Преобразованная высокочастотная электрическая энергия снова преобразуется в механическое движение той же частоты через преобразователь, а затем механическое движение передается на сварочный стержень через набор рупорных устройств, которые могут изменять амплитуду.

Сварочная головка передает полученную энергию вибрации на стык свариваемых заготовок. В этой зоне энергия вибрации преобразуется в тепловую энергию за счет трения, в результате чего на поверхности контакта двух пластиков быстро плавится линия сварки. После приложения определенного давления они сплавляются в единое целое. Когда ультразвуковые волны прекращают работу, давление продолжают в течение нескольких секунд, чтобы затвердеть и сформироваться, образуя таким образом прочную молекулярную цепь для достижения цели сварки, а прочность сварки может быть близка к прочности исходного материала. Ультразвук можно использовать для сварки пластмасс, а также для обработки тканей и пленок.

Основные компоненты ультразвуковой сварочной системы включают в себя ультразвуковой генератор, преобразователь/рог/трио сварочных головок, пластиковые сварочные инструменты и раму.

Качество ультразвуковой сварки пластика зависит от трех факторов: амплитуды головки преобразователя, приложенного давления и времени сварки. Время и давление регулируются, а амплитуда определяется преобразователем и волноводом.

Вибрационная сварка

Процесс вибрационной сварки включает в себя шесть параметров: время сварки, время выдержки, давление сварки, амплитуда, частота и напряжение.

Вибрационная сварка подразделяется на: линейную вибрационную сварку, орбитальную вибрационную сварку и угловую вибрационную сварку.

При линейной вибрационной сварке пластик плавится за счет тепла трения на контакте двух заготовок. Тепло создается возвратно-поступательным движением одной детали по другой с заданным перемещением или амплитудой под давлением. После достижения нужной степени сварки вибрация прекращается, но давление сохраняется, пока соединение охлаждается и затвердевает, образуя прочную связь.

Орбитальная вибрационная сварка использует тепло трения. Верхняя заготовка движется по орбите — по кругу во всех направлениях — с постоянной скоростью. Возникающее тепло доводит зоны сварки двух пластиковых деталей до температуры плавления. Затем движение прекращается, зоны затвердевают и надежно соединяются. Небольшое усилие зажима минимизирует деформацию; можно сваривать детали диаметром до 10 дюймов.

Угловая вибрационная сварка подразумевает вращательное движение заготовки вокруг точки опоры. В настоящее время существует несколько серийно выпускаемых машин для угловой вибрационной сварки.

Лазерная сварка

Технология лазерной сварки - это технология, использующая тепло, генерируемое лазерным лучом, для расплавления пластиковых контактных поверхностей и, таким образом, соединения термопластичных листов, пленок или формованных деталей между собой.

Технология появилась в 1970-х годах, но из-за высокой стоимости не могла конкурировать с более ранними технологиями соединения пластмасс, например вибрационной сваркой и сваркой горячей плитой. С середины 1990-х, когда оборудование для лазерной сварки подешевело, метод стал постепенно получать широкое распространение.

Технология лазерной сварки может пригодиться в тех случаях, когда склеиваемые пластиковые детали представляют собой очень точные материалы (например, электронные компоненты) или требуют стерильной среды (например, медицинские приборы и пищевая упаковка). Технология лазерной сварки работает быстро и особенно подходит для конвейерной обработки автомобильных пластиковых деталей. Кроме того, для сложных геометрических форм, которые трудно соединить другими методами сварки, можно использовать технологию лазерной сварки.

Основные преимущества лазерной сварки: сварочное оборудование не должно находиться в контакте со склеиваемыми пластиковыми деталями; быстрота; высокая степень автоматизации оборудования, что позволяет легко использовать его для обработки сложных пластиковых деталей; отсутствие вспышек; прочность сварки; возможность получения высокоточных сварных швов; безвибрационная технология; возможность создания герметичных или вакуумных конструкций; минимизация термического повреждения и тепловой деформации; возможность склеивания смол различного состава или цвета между собой.

Сварка горячей проволокой

Сварка горячей проволокой, также известная как контактная сварка, использует проволоку для передачи тепла между двумя соединенными пластиковыми деталями, чтобы расплавить поверхность пластиковых деталей и приложить определенное давление для их соединения.

Металлическая проволока помещается на поверхность соединяемых деталей. Когда через металлическую проволоку проходит ток, ее сопротивление заставляет металлическую проволоку выделять тепло и передавать его пластиковой детали. После сварки металлическая проволока остается в пластиковом изделии, а часть, выходящая за пределы соединения, отрезается после сварки. Как правило, на деталях выполняются канавки или другие позиционирующие конструкции, чтобы металлическая проволока занимала нужное положение.

Получите конкурентную цену, рекомендации DFM и график производства от инженерной команды ZetarMold.

Запросить бесплатное предложение → Полный обзор приведен в нашем полном руководстве по литью под давлением.