塑料熔接技术十篇

塑料熔接技术篇1

关键词：发动机；进气歧管；塑料；现状；趋势

中图分类号：S219.031 文献标识码：A 文章编号：

1引言

进气歧管是形状复杂的中空制品，是汽车发动机进气系统中最重要的部件之一，决定着发动机的进气效率和各缸充气均匀性，对发动机的动力性和经济性有非常大的影响。传统的进气歧管主要是由铁或铝合金材料铸造而成，制件存在表面粗糙、充气阻力大、质量重等明显的缺点。为了达到减轻质量、降低油耗、提高汽车发动机性能和降低排放等要求，塑料进气歧管应运而生。我国引进塑料进气歧管成型工艺较晚，加深对该成型工艺及技术的研究意义重大。

2 发动机塑料进气歧管的材质要求

进气歧管的材料不论使用哪种材料都必须能承受住发动机室内的苛刻环境。因此，为了保证进气歧管能长期正常工作，材料的耐热、耐老化、抗拉强度、刚性和抗蠕变性能非常重要。进气歧管必须能承受至少120℃的持续高温，其工作温度峰值为150℃~160℃。

进气歧管材料的抗拉强度决定其对发动机回火和真空负荷的承受能力，为了与铝合金相匹配，材料在23℃时的抗拉强度不能低于50~60MPa，刚性表示进气歧管在高负荷下振动情况的一个特征参数。在正常的工作情况下部件的刚度越大，振动就越小。

PA66和 PA6 是制造汽车发动机进气歧管中最常用的材料，PA6弹性优良、耐磨、强度高，摩察系数小、自性好、耐冲击延伸率高，易于加工，且生产成本低。PA66熔点较高，约为255℃，耐高温性能要比PA6好，熔体流动性好，很容易充模成型，PA6+GF30的进气歧管能在130℃环境温度下稳定工作，如表1。

表1 增强尼龙66和增强尼龙6常用材料性能比较

尼龙材料最大的缺点是吸水性较大，导致制品尺寸和性能的变化，不过在聚酰胺大多分子主链末端含有氨基和羟基在一定的条件下，具有一定的反应活性。因此，可通过化学和物理改性克服其缺点。应用聚硅氧烷等偶联剂，可以使玻璃纤维改性后的聚酰胺主要性能得到很大的提供。如PA6+GF30拉伸强度增加了1.2倍，拉伸模量增了约2倍，悬臂梁冲击强度增加了1.4倍，成型收缩率降低50%，制品精度，尺寸稳定性均有很大的提高。

3发动机进气歧管塑料化优势

据了解，国外对塑料进气歧管的应用较为广泛，在宝马、现代、日产等高档汽车上，均使用了塑料进气歧管。PA6+GF是制造进气歧管的首选材料，与金属材料相比，塑料进气歧管的平均质量为铝制进气歧管的45%。图1、图2所示为金属和塑料进气歧管的结构。

图1：铝制件结构

图2：塑料制件结构

塑料进气歧管最主要的优点是成本较低，质量较轻。此外，由于PA6+GF的导热性比铝低，燃油喷嘴和进入的空气温度较低。不仅可以改善热启动性能，提高发动机的功率和扭矩，同时冷启动时可以一定程度避免管内热量散失，加快提高气体温度，而且塑料进气歧管内壁光滑，可减小空气流动阻力，从而改善发动机的性能。[ 李丹.汽油机塑料进气歧管型腔设计方法研究[D].天津大学,2006年。]

4塑料进气歧管制造工艺及其发展

塑料进气歧管制造工艺主要有熔芯法、振动摩擦焊、热板焊，激光焊接法。最近还出现了高温诱导焊和热电阻焊。目前国际上塑料进气歧管最成熟的生产工艺是多片振动摩擦焊，生产效率高且成本低。2003年国外塑料进气歧管制造工艺状况如图3、图4所示

图3：欧洲塑料进气歧管制造工艺现状

图4：北美塑料进气歧管制造工艺现状

4.1熔芯法

熔芯法生产塑料进气歧管是应用最早、最成熟的生产工艺，其原理是用低熔点锡铋合金制作歧管内腔芯核，装配在外型注塑模具里注塑，注塑成型后把带有

内部金属芯核的进气管放入熔化池将金属芯核熔化。由于金属芯核熔点比较低(110℃)，而尼龙熔点高，经熔化池歧管内部芯核熔化流出，塑料外形保持不变，形成完整的塑料进气歧管。

熔芯法生产塑料进气歧管的优点是歧管内部完整光滑，气体流动特性很好，最大限度地保证发动机的性能。熔芯法塑料歧管是一次成型，气密性好，成品率高；熔芯过程可消除注塑过程中塑料歧管残余应力，使熔芯法生产出的塑料进气歧管有良好的机械性能。

熔芯法的缺点是在金属芯核的铸芯和熔芯过程中，需消耗大量电能，因而使得熔芯法生产塑料歧管的成本相对较高一些。[ 周振巍.缸内直喷汽油机复合喷射进气歧管设计[D].天津大学,2008年。]

4.2振动摩擦焊

也称为“多片焊接法”，在设计塑料进气歧管时，将复杂的歧管结构拆分为结构相对简单、能一次注塑成型的几片，各片注塑成型后，用摩擦焊机将各片焊接起来，构成完整的塑料进气歧管。在单片塑料进气歧管上合理设计焊接筋结构，如图5，可以保证焊接强度和焊接效果。振动摩擦焊生产工艺是目前绝大多数塑料进气歧管生产厂家所采用的生产方法，其主要优点是：生产效率高，生产成本低。缺点是焊接成型时，焊接缝上的增强材料的玻璃纤维排列发生了变化，起不到增强作用，其抗爆破压力强度决定于基础材料。

图5：单片塑料进气歧管上合理设计焊接筋结构

4.3热板焊

热板焊的工作原理是：利用热板先对两待焊工件的熔接部进行加热，使其熔化，然后加压使两工件粘合。焊接时几乎不受工件形状的制约，能熔接3次曲面形状的工件，设计自由度大。但是焊接面耐溶剂性能差，机械作业时间长，一般均在30s左右，并且夹具制造困难，耗电多。因为热板焊对工艺要求很高，应用不是很广。[ 靳红蕾.基于可装配性分析的塑料进气歧管设计研究[D].天津大学,2009年。]

5 对塑料进气歧管行业的思考

塑料进气歧管在我国汽车工业中仍具有非常广阔的市场前景和巨大的产业价值。必须在以下几个方面加大研究力度，加快速度研制具有自主知识产权的塑料进气歧管，进一步提高我国汽车工业的国际竞争力。

5.1加大力度研制焊接专用的进气歧管塑料产品。目前国外已经普遍使用振动焊接和激光焊接等技术进行各种塑料进气歧管的生产，成型设备技术相对比较完善，因此许多厂家都通过研制新型进气歧管塑料材料来降低制造成本和提高产品质量。

5.2加快速度引进和研发激光焊接技术，提高塑料进气歧管的生产效率。

5.3提高CAE技术的应用水平，充分利用数值模拟技术，结合逆向工程技术快速、高效地完成塑料进气歧管注射模具和注射工艺的设计和优化，进一步控制成本。

5.4加强国内塑料进气歧管生产厂家之间、以及与汽车制造商之间的技术交流与合作，共同提高我国塑料进气歧管的国际地位。[ 陈松茂等.汽车发动机塑料进气歧管的发展现状及思考[J].第三届国际塑性加工先进技术研讨会,2007年。]

参考文献：

[1]李丹.汽油机塑料进气歧管型腔设计方法研究[D].天津大学,2006年。

[2]周振巍.缸内直喷汽油机复合喷射进气歧管设计[D].天津大学,2008年。

塑料熔接技术篇2

【关键词】塑料；管道；连接技术

中图分类号：TB484文献标识码： A

一、前言

随着我国塑料研发技术的进步，越来越多的塑料管道投入运用到各个领域，在运用塑料管道的时候，必须要分析其连接技术，进而提高塑料管道的安装水平和质量，确保管道的使用效果。

二、塑料管道概述

随着城市化、工业化程度的提高，人们生活水平、环保意识也在随之进步，与此同时，在给水排水领域也掀起了一场建材行业的绿色革命。塑料管材伴随着科技的发展，正在逐渐的受到管道工程界的青睐。到目前为止，塑料管几乎在各种地下管线系统中都得到了应用，包括自来水、污水、燃气、电力、电信等系统中。例如，在美国的地下管线中，1972年塑料管所占的百分比仅是个位数，而如今在污水管线中，PVC管就占到了70％以上；在天然气支线中，PE管占到了绝大部分。道路管道施工也因而产生出了许多新的技术和工艺，一场管道施工的革命正在悄然兴起。

三、塑料管道种类

塑料管道是我国“十五”期间重点推广应用的化学建材之一。塑料管与传统金属管道相比，具有自重轻、耐腐蚀、耐压强度高、卫生安全、水流阻力小、节约能源、节省金属、改善生活环境、使用寿命长、安装方便等特点，受到了管道工程界的青睐。为此，许多发达国家塑料制品商与管道工程界进行广泛的合作，投入了大量人力、物力和财力进行全方位的开发研究，使原料合成生产、管材管件制造技术、设计理论和施工技术等方面得到了发展和完善，并积累了丰富的实践经验，促使塑料管在管道工程中占据了相当重要的位置，并形成一种势不可当的发展趋势。

塑料管道是指用塑料材质制成的管子的通称。常用的塑料管道有：PPR（聚丙烯）、PVC（聚氯乙烯）PB（聚丁烯）、PE-RT（耐热聚乙烯）、PE（聚乙烯）\HDPE（增强高密度聚乙烯）等。

塑料管道材料的分类根据其受热变化的不同，分热塑性、热固性塑料；热塑性即受热后熔融塑化，冷却后变硬定型，这一过程可反复数次而其分子结构和性能无明显的下降；热固性即受热后，分子结构发生体型或网型交联反应而固化成型，成型固化后失去可塑性。热塑性有PVC、PE、PP、PB、ABS等材料，热固性有PEX／VPE、PF、EP等。塑料管道材料的分类基本如下：

1、TS承口溶剂粘接――UPVC、CPVC、ABS

2、R―R(橡胶圈)连接――UPVC、GRP(中、大口径)

3、(电)热熔接――PE、PP族，PB、Fe+PE

4、挤压夹紧式连接――PAP、PEX/VPE、PB、AL+PP

5、螺纹、焊接等传统方式――Fe十PVC、Cu+PE

四、塑料管道连接技术

1、胶粘连接

目前主要用于塑料管中应用最广的聚氯乙烯(PVC-U)管,氯化聚氯乙烯(CPVC)管等卤代烯烃类材料以及ABS管道也适用。胶接原理为:将管材与管件的待连接部分表面涂覆胶粘剂,胶粘剂的主要成分为管道材料的溶剂,连接部分表面被溶解后,再紧密接触,并依靠管材和管件配合的压力,将其紧密连接起来,其施工要点为:

(一)管道粘接不宜在湿度很大的环境下进行,操作场所应远离火源、防止撞击和阳光直射。在-20℃以下的环境中不得操作。

(二)涂抹胶粘剂应使用鬃刷或尼龙刷,用于擦揩承插口的干布不得带有油腻及污垢。

(三)在涂抹胶粘剂之前,应先用干布将承、插口处粘接表面擦净。若粘接表面有油污,可用干布蘸清洁剂将其擦净。粘接表面不得沾有尘埃、水迹及油污。

(四)涂抹胶粘剂时,必须先涂承口,后涂插口。涂抹承口时,应由里往外。胶粘剂应涂抹均匀,并适量。

(五)涂抹胶粘剂后,应在20s内完成粘接。若操作过程中,胶粘剂出现干涸,应在清除干涸的胶粘剂后,重新涂抹。

(六)粘接时,应将插口轻轻插入承口中,对准轴线,迅速完成。插入深度至少应超过标记。插接过程中,可稍做旋转,但不得超过1/4圈。不得插到底后进行旋转。

(七)粘接完毕,应即刻将接头处多余的胶粘剂擦揩干净。

(八)初粘接好的接头,应避免受力,须静置固化一定时间,牢固后方可继续安装。

(九)在0℃以下粘接操作时,不得使胶粘剂结冻。不得采用明火或电炉等加热装置加热胶粘剂。值得一提的是,操作时胶粘剂应涂抹适量,并非胶粘剂涂抹得越多越好,因为胶粘剂为PVC溶剂,如涂抹过量,胶粘剂流入管道,会溶解管壁,造成管道强度下降,所以为避免漏涂而加大涂抹量的做法是不可取的。

由于施工的特点,大口径压力管材承插不便,易发生未完成连接胶粘剂就已干涸的情况而造成连接不密封,产生渗漏,故这种方法仅适用于φ160mm以下口径管材。胶接管材、管件必须为同一材质,管路应按要求固定,因胶粘剂到固化时间后才能达到最佳粘结强度,故管道胶接后应按胶粘剂使用规定,达到固化时间后才可通水。胶接密封非常适合于无压管道,如一般居民楼的生活排水及雨水系统。

2、橡胶圈连接

使用的为专用橡胶圈,先将其装入管材承口中(由于承口为管材胀扩而成,也称扩口头),其规格形状必须与所用管材的承插口形状尺寸配套,再将管材插口利用工具插入承口中,利用橡胶圈进行密封。平壁PVC-U管施工要点为:

(一)根据需要管长切管后,须在插口端另行倒角(15°至20°),坡口端厚度为管壁的1/3-1/2。切断管材时应保证切口平整且垂直于管轴线。

(二)在完成切割和管端坡口后,将残屑清除干净,进行试连接,划出插入长度的标线,插入长度应使管接头承口预留约5～10mm。

(三)将承口内橡胶圈及插口端工作面须用抹布擦拭干净利。

(四)将擦拭干净的橡胶圈放入承口内。

(五)用毛刷将剂均匀地涂在装嵌在承口处的橡胶圈和插口端的外表面上,剂可使用V型脂肪酸盐(如洗洁精),禁止用黄油作剂,因为此类物质往往对像胶圈有腐蚀作用。

(六)将连接管道的插口对准承口,保持插入管段的平直,用手动葫芦或其他拉力机械将管子一次插入至标线。若插入阻力过大,切勿强行插入,以防橡胶圈扭曲。

(七)用塞尺从承口间隙插入,沿管圆周检查橡胶圈的安装是否正常。对于压力管,试压时应牢固固定整条管道,包括弯头、三通等,以确保管道在压力下不发生严重摆动,以免管材插口从承口中脱出。

采用此连接方法的优点为柔性接口,可适应管道的较小挠曲,适用于较大口径埋地管材,当规格尺寸一致时,还可用于不同材质管材的连接,安装完成并按要求固定后可立即通水试压。

PVC-U加筋管、PVC-U双壁波纹管的连接方法均为橡胶圈连接,与平壁PVC-U管不同之处为其橡胶圈为配套的“O”型圈,装于插口凹槽处,然后插入承口,同承口紧密配合,达到密封的效果。ABS管也可用此法。

3、熔焊连接

聚乙烯(PE)管、聚丙烯(PP-R)管、聚丁烯(PB)管等聚烯烃材料主要采用熔焊连接的方法进行连接,管材管件必须为同一材质。由于管件结构不同,操作工具和操作方法不同,分为热熔连接和电熔连接两种,其施工要点分别为:

（一）热熔连接法

使用的为热熔管件,将管材和管件连接面用加热器加热到熔融状态,然后将管材插入管件,施加一定的压力,达到连接的目的。

(1)使用专用割管器垂直切割管直,切口应平滑,去毛刺、毛边。

(2)使用整圆器对管子切口进行整圆并清洁管材与管件的焊接部位,避免沙子、灰尘等损害接头的质量。

(3)将带有密封圈的密封衬套嵌入管材并压紧,必要时使用衬套嵌入器,将管件盖按正确方向套入管材。

(4)用与熔接管材尺寸相配套的加热头装配好热熔器,并接通电源。

(5)用笔在管材热熔端按所需长度划线。

(6)待工作温度指示灯亮后,同时无旋转地将管材与管件插入热熔器内,并达到所画的标志处。

(7)达到规定加热时间后,立即将管材与管件从加热套及加热头上同时取下,迅速无旋转地将管材插入管件到所规定深度,使接头处形成均匀的凸缘,刚热熔承插好的接头还可校正,但严禁旋转。

(8)待达到规定冷却时间后,将管件盖扣在管件上。

熔接的特点是将连接部分熔为一体,可达到本体强度。操作的关键是掌握好加热温度、加热时间和冷却时间,且操作环境温度影响较大,这就要求操作者有熟练的技术和丰富的经验。

（二）电熔连接法

使用的是电熔管件,管件内表面嵌有电阻丝,将管材插入管件,接通电路后加热熔化管件外表面和管材内表面,达到熔接的目的。目前常用国产焊机和国外焊机由于自动化程度不同,其操作方法也不同。

五、国内塑料给排水管道的应用现状及问题

1、各领域发展现状

建筑排水(UPVC)管的发展已届成熟,建筑雨落管逐步完善;室外UPVC给水管的发展渐趋成熟,大口径管件欠缺;(小口径)给水管道品种多样;室外(UPVC等)排水管发展较慢,尚处于起步阶段;地板辐射采暖用塑料管应用比例小。总之,塑料给排水管道的总体应用比例不大,发展前景广阔,尤其在城市(大口径)排水管道方面。

2、在产品标准与应用规范上,只有UPVC建筑排水、UPVC建筑给水及室外给水管道的产品标准及设计施工规范齐全,而其他塑料管道的产品标准和应用规范则欠缺或不完善,如建筑给水用PPR、CPVC、PAP、PEX、PB、ABS、钢塑复合管等。近期需加强产品标准制订工作及应用技术的研究,同时修订完善已有的标准及规程,尽快使塑料管道的生产标准此及应用规范化。

六、结束语

综上所述，随着塑料管道的运用范围不断扩大，其连接技术也会不断更新，所以，今后必须要更加深入的分析塑料管道连接技术，提高塑料管道的使用效果，提高安装水平。

【参考文献】

塑料熔接技术篇3

【关键词】塑料；加工；激光；焊接

激光焊接技术是通过该运用激光束产生的热量熔化塑料接触面，最终把热塑性片材、薄膜和模塑零部件粘结在一起。塑料的激光焊接技术是在利用激光束与有机高分子物质的作用以此达到对塑料的焊接和处理等加工的目的。激光加工技术是一种包括光、机、电和材料等多门学科在内的综合技术。激光加工无需接触加工面便能进行焊接，不仅能完成各类形状复杂塑料的高精度焊接，不会存在刀具磨损和更换刀头等工序，速度快、噪声小，推广价值很大。将激光技术与计算机控制技术相结合，能更好的实现激光加工全自动化，其优势和应用价值相当大。

1.激光焊接技术的工作原理及其特点

塑料的激光焊接会在很大程度上与焊接材料相关。一般的激光焊接主要是通过激光透射焊接，一方面要求这个激光辐射能穿透零件，另一方面要求零件具有强列的吸收性能。在采用这种焊接技术的时候，要注意避免2个焊接件相互间的裂缝。在进行激光焊接时，吸收性的零件升温并且局部熔化，通过热传导将能量传递到透光的零件，通过外部的压力将2个零件紧密结合在一起。所吸收的近红外线激光转化为热能，将两个部件的接触表面熔化，最终形成焊接区。这种焊接方法能够形成超过原材料强度的焊接缝。

当前，我国市场上广泛运用的塑料焊接技术主要有振动摩擦焊接、热板式塑料焊接及超声波焊接等，主要是用在用于连接敏感性塑料制品、几何形状复杂的塑料件以及洁净度要求高的塑料制品上。

使用激光焊接技术来熔接塑料部件，具有很多其他传统方法不可比拟的优点：焊接缝尺寸精密、不透气及不漏水；激光焊接的接缝牢固且洁净，可以将很难连接的改性橡胶及玻纤填充的热塑性塑料进行焊接；能获得高精度的焊接件。在焊接的时候，树脂降解少，基本不会产生碎屑和飞边，部件表面能够精密连接；焊接设备不需要和被黏结的塑料零部件相接触，与其他熔接方法比较，大幅减少制品的振动应力和热应力；最小化热损坏和热变形，可以将不同组成或不同颜色的树脂黏结在一起；可焊接尺寸极小或外形结构复杂的零件，对有些复杂零件甚至可以进行“穿透焊接”；无振动技术能产生气密性的或者真空密封结构；能够将多种不同塑料焊接起来，而其他焊接方法有较大限制；设备自动化程度高，能方便用于复杂塑料零部件加工。非常适合运用在外形（甚至是三维） 复杂塑料品的焊接上；能够焊接其他方法不易达到的区域。

因为激光焊接具有上述众多优点，因此尤其适合运用在对于清洁焊接方式要求高的焊接加工中，如可以运用在含线路板的塑料制品和医疗设备中。

2.塑料材料对激光焊接的适应性

激光焊接塑料材料必须对激光有吸收，否则就不能完成塑料的激光焊接。绝大多数本色的塑料和许多有色的半透明塑料都能采用激光焊接，例如聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP）等材料。对于吸收率低的热塑性塑料，首先要选择合适的激光种类；二是在其中添加炭黑等激光增敏剂，能有效提高塑料对近红外激光的吸收率。通过对各种塑料材料对激光反射率和透过率的研究，可以解决激光焊接塑料的材料等问题。

激光焊接方式并不是适用于所有的材料，在以下材料中不适宜适用：高性能聚合物，如PPS，聚（PEEK）和LCP等材料中，因为这些材料对于近红外光的透射率很低，不适合适用激光焊接方式；如果两种材料中都有炭黑时，因为二者都为黑色，就不能焊接在一起。同时，两种对近红外线激光都透射的材料（通常是透明的或者白色的），因为会很少的吸收近红外光，不能使用激光焊接。而在很多工业塑料上，这些产品都要求透明。由于许多矿物填充的化合物能够吸收近红外线激光，所以通常不适合用激光焊接。高填充的玻纤增强物能够改变近红外线激光的透射率，降低焊接效率。不过原料供应商的配方中的玻纤含量通常不会超过这个限度。

3.激光焊接技术的运用

激光焊接技术起源于20世纪70年代，但是它的造价比较高，不能与更早的振动焊接技术、热板焊接技术相竞争。但是，在20世纪90年代中期，激光焊接技术所需要的设备费用大大降低，这种技术慢慢的真正走进工业应用当中，并被人们所认可。

塑料的激光焊接技术主要用于普通焊接技术难以适应的塑料制品（如高密度线路板）、形状复杂的塑料件以及有严格洁净要求的塑料制品（如医药设备、电子传感器等）等。激光便于计算机控制，采用光纤激光器输出激光束可使激光灵活地达到零件各个微小部位，能够焊接其他焊接方法不易达到的区域。传统焊接技术无法焊接的异型塑料也有机会加以良好焊接，如用激光可将能透过近红外激光的聚碳酸脂（PC）和30% 玻纤增强的黑色聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）焊接在一起，而其他的焊接方法根本不可能将2种在结构、软化点和增强材料等方面如此不同的聚合物连接起来。

激光焊接技术被广泛运用在被黏接的非常精密的塑料零部件材料（如电子元件）或要求无菌环境（如医疗器械和食品包装）中。激光焊接技术速度快，特别适用于汽车塑料零部件的流水线加工。另外，可以将激光焊接技术运用在那些很难使用其它焊接方法黏接的复杂的几何体中。目前国内使用的塑料焊接技术主要有热熔焊接、高频焊接、振动摩擦焊接及超声波焊接等。塑料的激光焊接技术在欧美发达国家已经得到了一定程度的应用。我国这方面的技术尚在起步阶段。

近年来，激光二极管广泛用于焊接及塑料的连接。激光焊接已用于制造汽车传感器、调速控制箱及薄壁医用管的精细焊接。激光焊接要求所焊接的2种塑料对同一波长的光有不同的反应，其中一种材料对激光必须具有穿透力，而另一种必须可被激光吸收，激光从上方接合处的穿透性元件传到下方可吸收元件，这样辐射能量就被转化成局域性的热能，此热能导致塑料的熔化。而透明塑料部位的熔化是通过与非透明材料的接触性热传导所致。在外部夹具的施压下，由局部加温而产生的焊接处热膨胀可形成牢固接缝。

4.激光焊接技术几种主要方法

根据激光器随塑料零件移动方式的不同，可把激光焊接技术（方法）分成四种类型：

4.1顺序型周线焊接

激光沿着塑料焊接层的轮廓线移动并使其熔化，将塑料层逐渐黏结在一起；或者将被夹层沿着固定的激光束移动达到焊接的目的。

4.2同步焊接

激光束经自适应光学系统或光纤，使光能均匀地分布在整个焊缝结构上。由于使用的装置很复杂，这种技术通常仅限于大批量焊接较大零件使用。

4.3准同步焊接

该技术综合了上述两种焊接技术。利用反射镜产生高速激光束（至少10m/s的速度），并沿着待焊接的部位移动，使得整个焊接处逐渐发热并熔合在一起。

4.4掩模焊接

激光束通过模板进行定位、熔化并黏结塑料，该模板只暴露出下面塑料层的一个很小、精确的焊接部位。使用这种技术可以实现小于10m的高精度焊接。

总之，激光技术发展到今天已经成为一门综合性科学，并可大大加快塑料产品研发的速度，使塑料生产企业获得更大的市场主动权。随着塑料工业的发展，激光技术的大规模应用无疑会给塑料工业带来革命性的影响，对于激光产品提供商来说，更是一种难得的机遇，也必然会推动激光技术的进一步发展。

【参考文献】

[1]庞振华，宋杰，杨绍奎，马跃新.激光塑料焊接技术及其典型应用[J].机电工程技术.2010（4）：17-19.

塑料熔接技术篇4

关键词：汽车立柱护板；低压注塑；成型方法

低压注塑成型法这种加工技术比较有活力， 这种加工技术是在对速度和压力控制时，将熔融料注入到完全塑化的模腔内，保证充模完整平滑。这种成型方法不需要在进行外部保压，能够减少5%的材料[1]，使模塑残余应力得以降低。这种注塑方式能够与注塑的制件融合为一个整体。

一、高压注塑法与低压注塑法对比分析

当前汽车立柱护板使用的注塑方法使高压注塑方法，这种注塑方法需要的压力比较大，通常情况下压力是在350-1300bar左右，注射的温度为230-300℃[2]，如果合模的压力大于50t时，模具材料应该要使用模具钢，如果时间比较长，会使得模具出现损坏。但是低压注塑技术的压力一般在1.5-40bar左右，注射的温度为200℃，合模压力大约为1t，还可以进行人工合模。模具的材料可以选择铝、也可以选择模具钢，注塑的压力比较低，材料也有一定的特殊性，这种情况下模具不会受到磨损，使用的时间也会更长。

传统的立柱护板材料有麻纤维材料、PP/PE、PP5等，注塑时，这些材料会出现很多有害的气体，对操作者的身体健康也会产生危害。低压注塑的整个过程其实是一种物理变化现象，这种低压注塑技术使用的热熔胶中没有溶剂。热熔胶的抗撞击能力比较强，固化之后，硬度能够达到肖氏硬度75-90[3]，能够使外界的撞击力减少到最低，阻燃性也比较好。如表1 所示。

二、低压注塑法工艺

低压注塑法与高压注塑法是不同的，需要利用计算机对注射的过程进行有效的控制，充模过程需要将精确的熔体平缓的注入其中，保证在到达模腔边缘线，实现连续的熔流锋面。这种低压注塑的压力和速度都比较小，保证熔体流动的稳定性。而高压注塑的压力以及速度都比较大，其流动不稳定，也不规则。高压注塑要有保压过程，注塑之后，需要将熔体材料继续注入其中，使模腔内部被填满。低压注塑的层流稳定性比较好，在模腔内部充满后不要进行保压，能够实现收缩率的均匀。

低压注塑法不需要高压充模，充模时，熔体的温度会降低，变硬，高压力保压能够使最终制品中注入应力，速度和压力也比较大，需要更大锁模力、更高成本的设备模具。

以高压、高速的方式将树脂进行注射，当树脂熔流的前缘一进入到模腔中时，就会发生破裂的现象，低压注塑却不一样，当条件不变时，低压注塑的方式则能够保证熔流锋面完整，并不会受到破坏。

三、低压注塑立柱护板工艺分析

低压注塑的工艺流程是这样的，填充表皮、对注塑机压力进行调整、注射热熔体、冷却温度调节、开模取件、修复产品。能够有效地将熔接痕迹问题进行解决。汽车的立柱护板主要是由骨架、表面装饰表皮一起构成，传统的注塑成型方法是将骨架注塑成型，然后利用黏合剂，使表面物能够被粘附在骨架之上，粘结之后，车体内部会有很重的气味，对人体的健康是极为有害的，由于汽车内部的空间比较小，如果有气味，消除起来也比较困难。

利用低压注塑方法，能够使塑件与表皮一次成型，能够极大地提高工作的效率，还能够减少加工的成本。在模腔内部，低压注塑能够将塑件与表皮有效的结合在一起，成型过程中不会对环境造成污染。注塑成型的产品粘合性比较好，不会轻易的开裂、脱落。

低压注塑成型的方法，是需要先将表皮的材料，比如PVC、无纺布等，将其嵌入到模具型的腔内，将热熔体注入到型腔中，将热熔体与表皮材料能够在型腔内部紧紧地联系在一起，形成成型的立柱护板[4]。

四、低压注塑工艺参数控制分析

在低压注塑成型过程中，需要严格的控制低压注塑成型的各种工艺参数。

首先是压力问题，如果在低压注塑过程中，出现压力比较大的情况，层压材料就会出现内陷和滑移的现象，但是压力如果太小，注塑成型的速度就会比较慢，使得生产效率降低。

其次是温度问题，在低压注塑成型过程中，控制温度也是十分必要和重要的，如果温度太高，型腔内部的填充物就会被损坏，使得产品的损坏情况严重，如果温度太低，成型的效果也不够理想。

最后是浇口的布置和打开的顺序问题。要选择合适的浇口方案，明确开启的顺序，保证利用软件能够有效、精确的对时间进行控制。

五、选择合适的低压注塑机

在低压注塑成型过程中，选择合适的低压注塑机是十分重要的，挑选的注塑机需要具备自动调节压力和反馈的系统，使压力能够得到及时、有效地控制。同时还需要利用冷却系统对温度控制的功能进行分析和考虑。

低压注塑机需要有专门的压紧表皮和滑动块装置，选择模具时，应该使用铝制的模块，这是因为铝制的模具导热性能比较好，并且能够有效的将型腔内的热量释放出来。

结束语：

汽车立柱护板结构制作中，应使用低压注塑的成型方法，这种成型方法与常见的高压注塑成型方法是不同的，低压注塑成型方法是立柱护板成型方法的创新与革新，低压注塑成型方法能够使生产效率得到有效的提升，减少注塑花费的时间，并且具有节能环保的效果。当前这种低压注塑成型方法在制造业领域得到了广泛的应用，并实现了革命性的变革，能够使汽车立柱护板实现高效、高质量的成型。

参考文献

[1] 李巍，拱忠正.论汽车立柱护板的低压注塑成型方法[J].科技创新导报，2015，28：138-139.

[2] 欧相麟，王大中，宁凯军.汽车注塑件典型缺陷分析及其解决措施[J].工程塑料应用，2014，01：51-55.

塑料熔接技术篇5

关键词 激光熔覆；注塑模具；性能

Abstract：In this paper, YAG solid-state laser on the injection mold steel 2738 for cladding repair test. Experimental results show that the pre-wire-type cladding repair injection molds is entirely feasible, select the appropriate process parameters in the premise, to be uniform microstructure, defects minimal cladding layer and the substrate to form a good metallurgical bonding, cladding layer after the repair of the highest hardness: 388.72HV. Wear performance testing shows that this type of repair method meet the requirements of injection mold repair.

Keywords：Laser cladding; injection mold; performance

前言

制造业的飞速发展，使得注塑模具在塑料加工中扮演的角色越来越重要，注塑模具产品的产量也是逐年的增加。注塑模具由于单件生产，所以对模具的要求是较高的，而且有些注塑模具结构比较复杂，使得模具的设计制造周期较长而且造价也较高。模具在使用过程中还会有各种各样的失效形式，例如：磨损、疲劳失效、划痕、沟槽和腐蚀等等，造成整个模具无法使用，这样无疑是一种资源的浪费，不利于可持续发展的主题。那么对注塑模具的修复就显得至关重要了。当前大多数企业修复模具采用的方法有很多，总结起来大概为：软氮化、热喷涂、电刷镀、微脉冲MIG焊等 [1] 。以上这些注塑模具修复手段虽然在一定程度上发挥着积极作用，也给企业带来了可观的经济效益，但随着注塑模具向着小型化、精密化、复杂化方向的发展，再加上这些传统技术的缺陷，已使它们不能满足日益发展的注塑模具的修复需求了[2]。为此需要寻找一种全新的修复手段，激光熔覆修复技术是一种先进的、高效的修复手段，在航空、机械、建筑及国防工业等部门有望得到广泛应用[3]。与其他传统修复手段相比，激光熔覆修复具有以下一些特点：①熔覆层晶粒细小、结构致密、化学组织均匀；②能够较容易实现对模具的精密修复，修复后热影响区较小，能够与基体形成很好的的冶金结合，结合强度较高；③熔覆材料的选择较为广泛，一些镍基、钴基和铁基合金都可作为熔覆材料；④激光的光斑可以进入特别细小的区域或是其他技术手段难以接近的区域，而且材料的消耗较少，具有优良的性价比；⑤熔覆过程是可以通过计算机来控制的，易于实现激光熔覆工艺参数的智能化和工艺过程的自动化[4]。

1实验材料及方法

1.1实验材料

注塑模具（即基体）材料规格为10mm×10mm×50mm的矩形块，实验前用砂纸将表面氧化皮去除干净，熔

丝材料规格为0.5mm×500mm。本篇论文所选基体材料和熔覆材料同为2738钢，成分见表1。

表12738钢的化学成分

元素 C Cr Mn Mo Ni Fe

含量（wt%） 0.37 2.0 1.1 0.4 1.0 Bal

1.2实验方法

将熔丝平整地固定在基体表面上，作单道单层熔覆试验。按照设计好的工艺分别做不同的试验研究，试验完成后，总结熔覆后的宏观表面形貌特点，然后沿横断面将熔覆后的试样切开，在金相显微镜下对熔覆层微观形貌进行观察，得出熔覆效果最佳的工艺参数为：单脉冲能量为15J，重叠率为85%，从而进一步对其进行性能分析。实验采用激光器为：脉冲Nd：YAG固体激光器。

2 实验结果

2.1 显微组织和硬度检测结果

在最佳工艺参数下获得的熔覆层沿横断面的显微组织如图1。形成的熔覆层形貌较好，热影响区较窄而且对称性好，无宏、微观缺陷。

熔覆层及基体的显微硬度按图2所示的测试点进行测量，测试点分别为1、2、3、4、5且测试点间有一定的距离间隔，每个测试点的硬度值为该点水平面上不同三个位置硬度的平均值[5]，显微硬度曲线如图3所示。显微硬度计的加载砝码为200g、加载保持时间15s。

图2 显微硬度测试点

图1 熔覆层光学显微形貌100X图3 显微硬度值曲线

2.2扫描电子显微分析

在最佳工艺参数下修复后的熔覆层、结合区及基体的扫描电子显微组织如图4所示，从图中可知熔覆层组织致密、均匀，无宏、微观缺陷，结合区与基体的为良好的冶金结合。

图4熔覆层、结合区及基体扫描电镜形貌2000X

3 分析与讨论

3.1最佳工艺参数对显微硬度的影响

熔覆层的硬度与修复后的质量有着密切的联系，硬度的好坏直接影响着材料本身的性能，它是材料能否具有优良性能的保障。从图3显微硬度曲线可知从测试点1到5硬度的变化趋势为：先增大再减小。

首先，由于激光的功率较大，熔覆表面是激光光斑最先达到的地方，能量的损失还不是很多，这使得表面上熔点较低的元素烧损严重，致使涂层的硬度稍低一些。之后随着距表面距离的增加硬度先是上升，在下降。这是由于激光作用在熔覆材料上时产生很高的热量，热量的传送形式主要是通过热传导的方式进行的，传导的方向是从熔覆层向基体方向，那么就存在着温度梯度，而且温度梯度从测试点1到3是逐渐增大的，温度梯度越大造成的组织越粗大，温度梯度越小组织越细密，所以从测试点1到3硬度是逐渐增大的，从图3中可以看出测试点3处的硬度最高为：388.72HV。出现这一现象的原因主要是与熔池的冷却有关，此处的温度梯度和过冷度都较大，因此最先开始凝固，随后熔池的表层（即测试点1和2的位置）处的热量开始向外或沿着与基体接触的次表层（即测试点3的位置）传导，这样次表层处相当于重新承受了热量而历经组织的转变，相当于淬火的过程，所以此处的硬度值最高。从图1中可以看到从熔覆层到基体之间还存在着一个过渡的区域，我们把这一区域叫做热影响区，在激光熔覆的过程中基体会对热影响区有一个稀释的作用，部分基体溶入其中导致结构的变化，使得显微硬度增加，所以此处的硬度高于基体的硬度。那么基体的硬度为最低：342.74 HV。

3.2最佳工艺参数对摩擦磨损性能的影响

试样是在M-200磨损试验机下进行快速磨损，加载载荷为10Kg，时间为5min。首先取三个未经熔覆处理的试样进行实验，测得的这三个试样磨损前后质量差的平均值为：0.00497Kg。然后取三个经过熔覆处理的试样进行试验，同样测得的这三个试样磨损前后质量差的平均值为：0.01313Kg。

通过熔覆前后的质量差的对比可知，同种条件下参与熔覆修复试样的磨损量要远大于未参与熔覆修复试样的磨损量。得出这样的结论正是符合实际要求的，因为我们修复的是注塑模具，塑料制品不同与金属，倘若修复后的磨损性能远远好于未修复前的，那么会在成型的塑料制品上有所体现，在修复的位置所对应的塑料制品处往往会不同与其他地方，这样就造成产品的不合格，这应该是我们要避免的。

4 结论

1）从测试点1到5硬度的变化趋

势为：先增大再减小，在基体接触的

次表层（即试点3处）的硬度最高为：388.72HV，基体（即测试点5处）的硬度最低为：342.74 HV。

2）同种条件下参与熔覆修复试样的磨损量要远大于未参与熔覆修复试样的磨损量，符合注塑模具的修复要求。

3）在做磨损试验过程中采用的摩擦副为金属，而不是塑料，据此我们还可得出修复后的注塑模具不宜做金属模具。

参考文献

[1]林占光. 表面工程技术在塑料模具修复中的应用[J].模具技术，2006年第3期，37-38.

[2]常明,张庆茂,廖健宏,等.塑料模具精密修复技术的评述及展望[J].金属热处理，2006，31(7).

[3]王秀彦,安国平,林道盛,王秀凤. 激光模具表面强化的应用研究[D]. 中国科学院博士论文，2000.

塑料熔接技术篇6

关键词：热敏性 透明性 注塑工艺 优化

中图分类号：TQ32 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（a）-0056-02

通用注塑方法是将聚合物组分的粒料放入注塑机的中成型，得到具有一定几何形状和尺寸精度的塑料制品。注塑成型具有精密度高、操作方便、高质量及用途广等特点，是塑料加工中常见的成型技术。注塑工艺过程包括加料、熔料和成型等过程，根据实际情况分析得到，注塑成形获得模型的理化指标和质量比吹塑工艺和压塑工艺制作出来的模具都高，由此可见研究塑料注塑工艺具有重要的作用。在外在条件下的影响下，例如设备等，对产品的质量都有直接影响，最直接的解决办法就是调整工艺中的各种参数，但是在大规模生产过程中，要达到缩短成型时间、提高产品质量等，不是简单的注塑工艺设置可以达到的，而是需要切合实际的、优化的工艺设置。

1 塑料注塑工艺的影响因素

根据实际情况分析发现，影响塑料注塑工艺的因素有很多，例如温度、时间、压力、应力和压塑率等。鉴于篇幅限制，以下将对温度、压力和压塑率三方面进行分析。

1.1 温度

塑料注塑工艺的主要影响因素是温度，当温度较高时，可能使得洛氏硬度和断裂伸长应力等降低。塑料注塑工艺中可将温度分为模具温度、料筒温度和喷嘴温度3种，对于模具温度，可以通过加热、自然散热、水冷等方法进行有效控制，模具温度高，PET分子键的拉伸力降低，减少分子曲线，对结晶和产品的结晶度影响较大；对于料筒温度，其主要影响塑料的流动性和塑化性，并且当原料放入温度较高料筒中会发生氧化作用，产品的成型后流动性增加，内应力降低等；对于喷嘴温度，直接影响塑料流动性和塑化性，当喷嘴温度较高时，熔料粘度将降低，产品的色泽变差，当喷嘴的温度升高到一定范围以后，熔料容易被分解，最直接的表现是制品性能变差。

1.2 压力

塑料注塑工艺的重要影响因素是压力，塑料注塑过程中的压力包括塑化压力、注射压力及保压压力3种，对于塑化压力，当其压力值增加时，被熔融材料的温度会升高，并且温度分布均匀，即不会出现贴壁处的材料温度高于中心处的温度，因此材料塑化的速度被减缓，此外当塑化压力增加时，制品的结构性能也相应的获得提高。对于注射压力，其压力值的大小、保压时间以及压力速度与制品的质量有很大的关系，当注射压力值增加时，被熔融材料的流动性提高，流体的冲模速度获得改善，制品在成型时其收缩率降低，提高制品的品质，在制作模具时，注射压力是一个很重要的参数。对于保压压力，一般用在被熔融材料中含有树脂时，为了防止树脂在后期冷却时出现回流现象，会在树脂上添加保压压力，以减小树脂冷却时的收缩率，使得材料填满整个容器中，但是其压力值需要严格控制，因为当其压力值过大时，会出现脱模比较难的问题。

1.3 收缩率

在塑料注塑成型过程中，将熔融材料注射到容器中时，因为聚合物分子流动的方向收缩率大于垂直方向，从而出现翘曲变形现象，如果变形程度较大，就会损坏制品，只有找到出现问题的原因才会从根本上提高制品的质量，在这其中的原因可能是模具、设备、工艺问题，其中塑料注塑工艺参数是影响成品收缩率最大的因素，工艺参照主要是温度、时间及压力。另外，溶体的收缩率会随着熔体的温度变化而变化，因为熔体的温度增高会将热量引入到模腔中，使模具的温度升高，收缩率变大。塑料的种类也会影响到收缩率，热塑料在浇注过程中由于结晶化原因会发生体积变化，从而导致形状发生改变。

2 热敏性和透明性塑料注塑工艺的优化

注塑工艺的优化不仅仅是优化注塑工艺参数，也会在原材料、设备以及辅助试剂上作出相应的改善，使得注塑工艺逐渐完善，并且不同的原材料有不同的工艺参数和设备，使得制品的质量有保证。在工艺参数的处理上应该进行合理的设置，下面将对常用热敏和透明性材料的注塑工艺优化进行分析。

2.1 对于加工温度敏感、热稳定性较差的热敏性材料，技术参数要进行合理的安排

技术参数必须要进行合理的安排，如果温度或者是时间安排较大时，会使得熔融材料分解，使得制品的质量大打折扣，因此控制温度必须安排在一定的范围内，在保证材料流动性的前提下，将温度和时间安排的较小，并且在设备的安排上要有所调整。对于有些材料，其具有粘结性和滞留性，因此选择的设备不与这些材料粘结，最好选用耐腐蚀、耐磨材质，或进行镀铬、氮化处理。对于非牛顿性的流体，要改变流体的粘度应该先调整注射压力，其次才是考虑其温度问题。

2.2 对于加工透明度要求高的注塑制品，着重解决浪费问题

在加工透明度要求较高的注塑制品时，经常会出现废品量大，人力资源浪费的情况，对于透明材料，其中最具代表性的是聚碳酸酯（PC），在制作这种材料的制品时需要使用螺杆式注塑成型机，温控仪表须精确稳定并能在400 ℃以下自由选择等，因此在选定一种材料时，选择合理的工艺设备、工艺参数等，将其组合成最佳搭配，配以合理的因素，优化工艺，制作处高质量的产品。

3 结语

综上所述，对于塑料注塑工艺技术，该文笔者介绍了温度、压力和收缩率3个影响因素，对于这些因素叙述较为主要集中，对于其他因素笔者在该文不做叙述，在热敏性和透明性塑料注塑工艺的优化方面，该文从调整技术参数和处理浪费两方面着重介绍，这样既可能提高产品质量，也可以顺应国家提倡的绿色发展要求。

参考文献

[1] 张晓彬，刘斌.注塑工艺参数优化的数值模拟分析[J].华侨大学：自然学报，2013，34（4）：363-366.

[2] 张甲敏，连照勋，赵文庆.运用SEM分析聚醚酰亚胺注射成型制品开裂[J].化工新型材料，2009，37（9）：121-122.

塑料熔接技术篇7

关键词：聚氯乙烯防水卷材；单层屋面

序言

随着建筑业的发展，工程结构的高、大、轻对防水材料提出了使用年限长、维修方便、防水效果可靠的高标准要求，从而推动了世界防水材料发展。世界各国试验开发了大量了新型防水材料，高分子材料以其弹性或弹塑性、使用寿命长、技术性能好、施工简易、重量轻、污染小的特点也迅速淘汰了沥青油毡等老一代的防水材料。

建筑屋面领域长期依赖沥青基材料的现状正逐步被节能环保的单层屋面材料所替代。而单层屋面正是节约能源、保护环境的建筑防水发展趋势，因此世界各国屋面工业界对单层屋面防水给予高度重视，不断研发新型材料推动单层屋面防水的发展，使其成为屋面市场的主导产品。

我国在2007年8月成立了中国建筑防水材料工业协会单层屋面技术专业委员会，推动单层屋面技术在中国的发展。上海赞科防渗漏工程科技有限公司针对单层屋面防水技术坚持自主创新道路，已与2004年就启动了单层屋面技术的研究和研发工作，通过四年的时间成功研制了技术参数高于国外先进标准的“多层纤维内增强PVC防水卷材”系列产品，为我国的单层屋面技术发展做了贡献。

一、产品的创新性

1. 原材料本研究是在以国外先进单层屋面防水体系标准的基础上进行的，单层屋面防水对产品有更高的性能要求，如拉伸强度、断裂伸长率、撕裂力等，应用性能如：热时效尺寸变化率、剪切状态下的粘合性等。普通PVC卷材和多层纤维内增强PVC卷材的部分性能对比见表1.表1 普通PVC卷材和多层纤维内增强PVC卷材的部分性能对比（略）

1.1胎基胎基布是决定多层纤维内增强PVC防水卷材拉伸强度及断裂伸长率的关键因素。通过比较天然织物和化纤织物的性能，发现化纤织物在受外部条件影响下，在不破坏其既有物理状态下，稳定性比天然纤维更高。本产品选用维纶、涤纶等聚酯化纤织物为胎基。

1.2聚氯乙烯聚氯乙烯树脂，主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等。本产品使用高性能的聚氯乙烯糊状树脂。

表面的PVC涂层可根据不同用途，着重加强某方面的性能，如防酸防碱、防紫外等等。

1.3化学助剂高聚物中加入高沸点、低挥发性的小分子，改变PVC的力学性质，降低PVC玻璃化温度，使其受温差影响降低到最低。当分子量较低时，聚合物的Tg随分子量增加而增加。当分子量超过一定值（临界分子量）后，Tg将不再依赖于分子量了。

转贴于

根据Fox-Flory导出Tg与Mn关系如下：Tg=Tg（∞）-K/Mn Tg（∞）为临界分子量时聚合物的Tg，K为特征常数。

2. 生产工艺采用独创具有自主知识产权的涂层重熔技术和浸渍刮涂法生产工艺。以维纶，涤纶等化纤织物为胎基，涂敷PVC糊状树脂，配加耐迁移增塑剂、阻燃剂、防霉剂、抗静电剂、抗紫外线剂等多种化学助剂，经高温塑化而成。

浸渍刮涂法工艺以纤维织物为胎基双面涂敷PVC糊状树脂，便于不同强度的纤维织物涂敷不同要求的PVC浆料达到不同种类的防水需要（诸如：阻燃防水、耐寒防水、耐酸碱防水、耐老化防水）。

将二种（或多种）不同种类的防水膜采用独创的涂层重熔技术将二种（或多种）不同种类的防水膜重熔成“多层纤维内增强PVC防水卷材”。这种涂层重熔技术的特点是使产品结构上起了根本的变化，通过二种不同种类的防水膜重熔后剖析产品截面可以看到，该产品形成五层材料，依次为：PVC膜—纤维织物—PVC重熔膜—纤维织物—PVC膜。

中间的PVC重熔膜经过涂层重熔技术，提高PVC膜的强度；由于高温的影响，增塑剂将被破坏，从而使增塑剂的含量降低，解决了国内外较难解决的增塑剂迁移问题，；将PVC涂层针状气孔全部消除，增强其密实性，又有二层纤维织物的保护形成PVC重熔膜不直接暴露在空气中的耐老化构造，有效分解外力作用，延长了使用年限，通过不同材质的胎基进行组合，力学性能达到充分优化形成优势互补，使用该制作生产工艺可以开发多系延伸产品。

3. 产品特性多层纤维内增强PVC防水卷材具有防水、防霉、阻燃、耐寒、耐老化、防静电等性能，且该产品拉伸强度，断裂伸长率，撕裂力全部达到和部分超过德国DIN16734-86标准。可根据实际需要生产不同功能，不同颜色，不同厚度的产品，外观绚丽多彩，令人赏心悦目，表面经特殊处理起防滑作用，且幅宽大至2m，可用热封焊接工艺进行接缝焊接施工省时省工省料。

二、产品的技术指标

塑料熔接技术篇8

关键词：材料成型 控制工程 技术

现代制造工业在行业发展中呈蒸蒸日上的发展新趋势，并受到业界的广泛关注，为工业发展作出巨大的贡献。制造业的材料成型与控制工程方面的技术发展，同时也是业内十分关注的内容之一，我们从其技术发展特点入手屁，实现进一步分析和探究。

一、材料成与控制工程模具制造技术分析探讨

材料成型与制造中讲究技术发展，从效益、节能、生产速率等方面考虑进一步探讨研究，下面以奇瑞A21汽车中支板产品图的制造技术方面进行分析探究。

（一）金属材料成型与控制工程加工技术

1技术材料一次成型加工技术

挤压：在置于模具内金属坯料的端部加压，使之通过一定形状、尺寸摸孔，产生塑性变形，获得与模孔相应的形状尺寸的工件。

特点：塑性好、不易变形

拉拔：在置于模具内金属坯料的前端施加拉力，使之通过一定形状、尺寸的摸孔，产生塑性变形，获得与模孔相应的形状尺寸的工件

特点：变形阻力比挤压小，但对材料塑性要求高

轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩产生塑性变形，获得一定形状、尺寸断面的工件。

2金属材料的二次成型加工

2.1锻造：阻力大，通常需要加热实现。

自由锻造：在锤或压力机上，通过砧子、锤头或其它简单工具对金属坯料施加压力，使之产生塑性变形，获得所需形状、尺寸的工件。

特点：不用模具，易变形，简单的工件形状。

模型锻造：坯料在锤或压力机上，通过模具施加压力，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸的工件。

特点：需要模具（锻模），变形阻力大，工件形状可以比较复杂。适于大批量生产，制造中小型件。

2.2冲压：金属板材在压力机上通过模具对金属板材施压，使之产生塑性变形或分离，获得所需的形状、尺寸的工件。

2.3旋压：金属板料毛坯被压紧在旋转的芯模上并随芯模转动，借助旋轮对工件施压使其产生塑性变形并获得所需尺寸、形状、性能的工件。

特点：工艺力小，大小件均适合，模具相对简单，生产效率较低

奇瑞A21汽车中支板产品工艺方流程例图下：

2.4焊接：焊接是通过加热或加压，或者两者并用，使焊接件达到原子结合。

焊接分类：

①熔化焊：焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。

②压焊：焊接过程中，对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。

③钎焊：指采用比焊件材熔点低的金属做钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于焊件熔点的温度，利用液态钎料润湿焊件，填充接头间隙并与焊件材料相互扩散实现焊接的方法。

（二）非金属材料成型与控制工程加工技术

1挤出成型

原理：利用螺杆或柱塞的挤压、剪切作用使固体塑料熔融并以一定压力通过口模，冷却固化后，获得具有与口模相应形状的制件。

塑料变化过程：塑化（加热、剪切摩擦）-成型-冷却固化定型

特点：①连续化生产，效率高，质量稳定；②应用范围广；③设备简单，投资少，见效快；④生产环境卫生，劳动强度低；⑤适于大批量生产

2注射成型

原理：将塑料原料在注射机中加热熔融，然后以高压射入模具型腔，冷却固化，开模后，获得所需工件。

特点：生产速度快、效率高，操作可自动化，能成型形状复杂的零件，特别适合大量生产。

3压制成型

定义：塑料在闭合模腔内借助加压、固化成型的方法。也称模压成型或压塑。

特点：可压制较大平面塑件或一次压制多个塑件塑件收缩小、变形小、各向性能均匀、强度高没有浇注系统，料耗少其缺点是生产周期长，效率低。

二、现阶段材料成型加工技术的发展趋势

（一）精确成型加工技术

现阶段精确成型加工技术在国内外被广泛应用。特别是在汽车制造工业方面精确成型加工技术应用更加广泛。例如汽车工业中的Bosworth铸造、消失模铸造及压力铸造等工艺。

（二）快速及自由成型加工技术

随着国际经济市场竞争的不断加剧，产品开发速度受到制造工业界的广泛关注，为了适应时展的潮流，快速及自由成型加工技术备受关注并活跃起来。

（三）材料加工制造过程的模拟和仿真

时代不断变化，除实验和理论外计算材料科学成为解决材料科学中实际问题的第3个重要研究方法。它比理论和实验做得更深刻、更全面、更细致，可以进行一些理论和实验暂时还做不到的研究。所以，材料加工制造的仿真技术和模拟技术成为时下研究的热点。

综上所述，材料成型与工程控制方面技术研究与不断创新，更加有利于机械制造工业的不断向前发展。由上述案例和技术特点介绍分析我们不难看出，技术的不断革新应顺应时展的潮流，现阶段是以速度取胜的时代，科学技术的突飞猛进和尖端人才的不断培养是企业和国际竞争得以致胜的法宝。故而，材料成型工艺应以变化发展和不断创新来实现其市场发展的不败地位。

参考文献：

[1]徐昌贵，朱慧，刘斌，王晶.提高机械类本科毕业设计质量的研究[J].中国科教创新导刊，2010（05）.

塑料熔接技术篇9

关键词：聚丙烯；高熔体强度聚丙烯；设备；加压发泡

1 聚丙烯发泡材料简介

泡沫塑料是塑料中含有大量气孔的材料，其由于具有质轻、绝热、隔音、低成本、热导率小、比强度高等优点，而广泛应用于包装、运输、汽车、建筑等材料中。常见的泡沫塑料主要包括聚氨酯（PU）、聚苯乙烯（PS）和聚烯烃三大类。其中，聚苯乙烯发泡制品因难以降解回收，被公认为“白色污染”，已于2005年被联合国环保组织宣布停止生产和使用；而聚氨酯的发泡材料，因在发泡过程产生有毒的异氰酸酯残留物，也难以达到现代工业对环保的要求[1]。相对而言，聚烯烃，尤其聚丙烯（PP）发泡材料在使用性能、生产成本以及环境的影响方面具有独特的优势，如良好的热稳定性（最高耐热温度130℃），优异的耐化学腐蚀性和可降解性，较高的韧性、拉伸强度和冲击强度，以及较低的加工成本，而逐渐成为人们关注的焦点[2]。

PP发泡材料开发的历史较短，国外许多国家从20世纪70年代开始研究聚丙烯发泡材料，但是由于传统的PP发泡工艺性能较差，特别是发泡PP片材的生产技术难度较大，使其难以获得高质量的泡沫塑料制品，因而直到1980年PP发泡才实现工业化[3]。传统PP的发泡工艺性能很差，这是因为普通的聚丙烯为柔软的长链大分子结构，结晶度和结晶倾向较高，达到熔点后粘度迅速下降（熔体粘度较低、熔体强度不足），此时发泡会发生气体逃逸，PP熔体无法包裹气泡，进而导致泡孔塌陷[4]。

多年的研究表明，提供高熔体强度的聚丙烯（HMSPP）是制备聚丙烯发泡材料的关键技术。另一方面，聚丙烯发泡材料的制备设备和配方也起着举足轻重的地位，设备和配方的细微差别会导致生产的聚丙烯发泡材料的性能发生显著变化。

2 发泡用高熔体强度聚丙烯的制备

制备高熔体强度聚丙烯（HMSPP）可以通过提高聚丙烯的相对分子质量、增加分子量分布、接枝长支链等方法，具体实施方法可分为工业直接合成法、交联改性法、共混改性法等。

2.1 工业直接合成法

工业直接合成法是在聚丙烯的链段上引入长支链，直接合成长链支化聚丙烯（LCBPP），这种方法也被称为聚合改性法，该方法通过控制温度和压力，加入合适的二烯烃以及特定的催化剂，如茂金属催化剂进行共聚聚合，最终得到分子量分布宽的长支链聚丙烯，显著改善了熔体强度和熔垂性能[5]。比利时Montell公司（其前身为Himont）在开发HMPSS方面一直处于国际领先地位，该公司在1994年推出的Profax PF 814树脂，其熔体强度是具有相似流动特性的传统均聚物的9倍，具有良好的发泡工艺性能。Profax PF 814的力学性能及粘度特性与传统PP的比较见表2[6]。

2.2 交联改性法

聚丙烯的交联改性是通过有机过氧化物、硅烷或者辐照的手段使得线性的聚丙烯转化为三维网状的体型结构，其通过凝胶含量的数值来衡量熔体强度的大小，通常凝胶含量高表明熔体强度好；而适用于发泡的高熔体强度聚丙烯，其凝胶含量应在一定范围内。

有机过氧化物化学交联法是目前国内在PP发泡方面的主要研究方向。中国石油化工股份有限公司[7]通过将含有聚丙烯、含有双键的单体、过氧化物以及秋兰姆单体的原料反应挤出，得到了高熔体强度聚丙烯；当其使用TMPTA时，熔体强度提高至0.44N，凝胶含量为9.8%。

核能的推广使得采用辐照交联技术来提高PP熔体强度成为可能，目前，辐照交联是唯一实现工业化生产PP发泡的技术。与有机过氧化物交联法相比，辐照法具有节能、工艺简单、条件容易控制的优点，但其也存在有效交联厚度受到电子射线穿透能力的限制，仅有利于薄制品制备的缺陷。常用的引发射线是高能电子束和钴源60Co-γ射线。早在1995年黑蒙特股份有限公司[8]通过高分子量线性丙烯聚合物在降低活性氧的环境下进行高能量辐射，使得材料中的自由基活化而制备得到高熔体强度聚丙烯。需要说明的是，采用辐照技术时，聚丙烯的降解和交联是同时进行的，为抑制降解副反应，一般会加入特定的交联助剂（又称敏化剂）。

硅烷交联技术起步较晚，但因其制备的产品机械和电学性能优于前两者而得到长足的发展。青岛大学[9]通过将聚丙烯、不饱和硅烷与硅烷醇解剂、有机改性层状硅酸盐、硅醇缩和催化剂、有机过氧化物引发剂、接枝助剂预先混合，再将混合物一起喂入螺杆挤出机中，在控制温度、转速和喂料速率条件下，进行熔融挤出，实现聚丙烯与硅烷的接枝与交联。

2.3 共混改性法

由于工业直接合成法在我国尚没有突破性进展，加之国外进行技术保密，导致高熔体强度聚丙烯的价格高昂，生产上完全使用高熔体强度聚丙烯进行发泡成本过高，因而最直接的方法就是共混改性法，也正如此，该法制备的产品难以保持聚丙烯的全部特性，导致制备的产品性能较差。

共混改性法就是将线性聚丙烯与一种或多种聚合物，在挤出机的共混作用下得到宏观均一的均相体系。黑龙江省科学院技术物理研究所[10]通过将聚丙烯粉末、预辐照聚丙烯粉末、预辐射硫化橡胶粉末、单体助剂和热稳定剂熔融共混得到高熔体强度聚丙烯，其接枝效率提高了一倍以上。

3 制备PP发泡的方法

从工业生产情况来看，制备PP发泡材料的方法主要：加压（模具）法和挤出法。

3.1 加压发泡法

具体操作可分为混炼、压制成型与发泡。混炼前将PP、发泡剂、交联剂等混合成浆状，干燥，再进塑炼机使分散物与弹性体混合。压制成型与发泡时，将成型片材放入压机模框内，预热、加压加热，使片材成型，然后把预成型片材放入模具汇总，合模施压，然后急速开启压机，释放压力，发泡片材弹出，同时完成三向发泡[6]。

3.2 挤出发泡法

挤出发泡按发泡剂种类主要分为物理发泡和化学发泡。物理发泡时将丁烷、二氧化碳等物理发泡剂在一定压力下注入聚合物熔体中，当熔体经过机头时，压力下降，液体汽化，形成泡沫。化学发泡是指在PP中加入化学发泡剂，如偶氮二甲酰胺（AC）[4]，加热后，发泡剂分解产生的气体分散于PP熔体中形成泡沫[6]。

4 制备PP发泡的设备及主要研发公司

设备是PP发泡的关键技术。以发泡PP片材为例，密度低到0.5g/cm-3的片材可以采用安装有T型挤出机头的传统挤出机；但密度再低，就要改进生产技术，因为T型机头中压力控制的困难会使板材产生不均匀的泡孔结构，此时使用环形机头更为合适。目前生产挤出发泡设备的公司有美国Battenfield Gloucester，Sencorp Systems公司；德国Hermann Berstoff Machinenbau，Davisstandard，Reifnhauser Maschinenfabrik公司；意大利的LMP Impianti，Omam公司[6]。

在产品的研发方面，日本处于比较领先的地位，主要生产厂家包括古河电气、东丽、积水化学、三菱油化公司。此外，德国的Reifnhauser Maschinenfabrik公司采用T型机头生产出厚度为1mm的片材，美国的Dow Chemical生产的Strandfoam牌PP发泡板也运用在绝热和汽车工业中，意大利的Omam公司也能够生产密度低于0.5g/cm-3的PP片材[6]。国内方面，中国石油化工集团公司北京化工研究所承担了国家的“九五”公关课题，据称，其可生产发泡倍率在10倍以上的PP发泡；北京思维浩特新材料有限公司生产了倍率为8-22倍、厚度0.8-5.0mm、宽度600-1400mm的电子辐照交联聚丙烯发泡片材IXPP，该产品通过了国际SGS认证[11]。

5 结语

聚丙烯发泡材料以其优异的性能，环保、低成本的特性，而具有替代传统发泡材料的发展前景。然而，目前PP发泡的核心技术都掌握在国外公司，国内市场尚处空白，具有较高的研究价值和广阔的市场空间。

参考文献

[1]陈佰全，戴文利，汤红霞. 聚丙烯发泡材料的研究进展[J]. 塑料制造，2006，（12）：55-58.

[2]周淑娥，崔永敏. 聚丙烯发泡材料的应用及研究进展[J].广东化工，2009，36（10）：219-221.

[3]郑云生. 60Co-γ辐照制备聚丙烯发泡珠粒. 北京：北京化工大学，2007.

[4]刘太闯，靳玲，王艳秋. 聚丙烯发泡最新研究进展[J]. 科协论坛，2010，（6）：68-70.

[5]王亮. 紫外辐照交联制备高发泡倍率聚丙烯片材. 北京：北京化工大学，2013.

[6]郭. 高发泡聚丙烯包装材料的研究. 天津：天津科技大学，2011.

[7]高建明，张晓红，黄帆等. 一种高熔体强度聚丙烯的制备方法[P]. CN 101148490A，2008.

[8]A・J・德尼古拉，J・A・史密斯等. 高熔体强度聚丙烯聚合物及其制造方法和它的用途[P]. CN 1105033A，1995.

[9]宋国君，杨淑静，杨超，谷正. 部分交联高熔体强度聚丙烯的制备方法[P]. CN 1869119A，2006.

塑料熔接技术篇10

【关键词】铝/铜；异种材料焊接；研究现状

一、铝/铜熔化焊

在铝/铜异种材料焊接类型中，铝/铜熔化焊是目前应用较为常见的一种，主要包括MIG焊、TIG焊、埋弧焊、激光焊气焊以及电子束焊等方法。由于铜和铝的熔点相差较大，在其熔化焊过程中，通常难以将其焊接在一起，因为经常会出现铝熔化了而铜还处于固态，从而不同程度地加大了焊接难度。此外，由于Al极容易被氧化，生成致密的氧化层，阻碍了铜和铝的进一步反应，加上Al氧化膜中含有一定量的吸附水和结晶水，容易在焊缝中产生气孔等缺陷。因此，在采用铝/铜熔化焊时，焊接过程极易产生脆性的CuAl3相，从而降低了焊缝之间的粘合度，这就需要相关人员在焊接时，必须充分考虑焊接方法和工艺以及铝与铜在熔点等物理性能上的差异，通过控制焊接温度与焊接时间来控制焊缝金属中铜的含量，并防止铝、铜氧化，以降低形成金属间化合物对接头强度和塑性的影响。

二、铝/铜摩擦焊

一般情况下，摩擦焊可以根据焊接温度分为低温摩擦焊和高温摩擦焊这两种类型。低温摩擦焊的加热温度在460～480℃范围内，才温度低于铝/铜共晶温度548℃，从而不仅能够有效地防止脆性金属间化合物的生成，还能够保障焊接过程中接口处的塑性达标；而高温摩擦焊的焊接温度可达到660℃，接近Al的熔点，焊接速度明显加快，然而，由于温度高，在焊接时必须采取封闭加压方式措施来防止铝接头处产生变形流失以及铜和铝铜件受压失稳，同时，在此温度阶段有利于脆性Al，Cu间化合物和氧化物的生成，应施加顶锻压力挤出脆性物质，确保焊接质量。对于尺寸较大、薄壁且承受一定载荷的铝/铜焊接件焊接时，难以保证尺寸精度，因为铝的刚性差、强度低，并且在焊接过程中容易发生扭折、变形甚至断裂等。

三、铝/铜压焊

由于铜与铝都属于面心立方结构的金属，具有良好的塑性和延展性，因此，采用压焊方法来进行铝/铜异种材料的焊接可得到质量优异的铝/铜接头。同时，压焊过程中由于采用铜-铝过渡接头，可避开铜与铝熔焊存在的问题，将异种金属的焊接转变为铜与铜、铝与铝之间的同种金属焊接。压焊工艺简单，易于操作，能够得到质量良好的焊接接头，比熔焊更具优势。压焊主要包括冷压焊和热压这两种，其中冷压焊是在室温下进行的，而热压焊是在高于室温100～300℃的温度范围内进行的。采用冷压焊方法焊接时，在压力作用下将Al表面的氧化物或其他污染物破碎并排除，铝与铜的结合面不产生与熔化和凝固相关的焊接缺陷，也不发生熔化。采用热压焊时，一般在焊前不要求对接头处进行清洁，同时要求焊接加热温度低于铝/铜的共晶点，铝、铜母材不熔化，在压力和温度的作用下，接头中形成Al-Cu机械混合带，增大压力改善微观组织，可细化化合物，提高接头强度。

四、铝/铜钎焊

由于铝/铜钎焊具有变形小、周期短操作方便、设备简单、生产成本低及加热温度低等特点，决定了其成为未来铝/铜异种材料焊接技术的研究热点。同时，由于铝/铜焊难以去除铝氧化膜必须使用腐蚀性焊剂，钎焊助焊剂残留物吸湿后形成的电解质，形成了强烈的腐蚀性，铝/铜电极之间的电位差大，容易造成腐蚀。此外，CuAl2的电极电位高于铝的电极电位，容易发生晶间腐蚀，铝、铜原子的扩散，易脆易熔铝低，析出的CuAl2熔点在关节共晶的形成，导致接头强度较低。为了阻止铝、铜原子直接接触形成脆性化合物，同时，为了避免强腐蚀性磁通必须在铝表面涂有一层金属，铜钎焊引起的腐蚀问题，因此，腐蚀性或无腐蚀性的焊剂可用于改善关节的强度和耐腐蚀性。此外，对于镀层金属可供选择的有Mo、Ti、Ni等，铝/铜钎焊主要涉及到电阻钎焊、直接钎焊、扩散钎焊、超声波钎焊等方法。

综上所述，目前，铝/铜异种材料焊接技术尚处于发展阶段，各方面性能有待进行更深层次的探讨，接头质量有待于进一步提高。由于这种技术还不能同时满足高抗腐蚀性、高强度、低成本和工艺简捷等要求，因此现有铝铜的压力焊、熔化焊和钎焊等工艺还有待于进步完善。在进行铝/铜异种材料焊接时，必须综合采用如扩散焊、摩擦焊及冷压焊等焊接方法，切实地提高焊接接头的质量，以便更好地满足当今工业发展需求。

参 考 文 献

[1]陈延辉，汪宁，王生希．电器开关行业中铝铜焊接研究的可行性分析[J]．电气制造．2008（8）

[2]潘雄．到2020年我国有9种矿产资源严重短缺[J]．功能材料信息．2008（2）