功能塑膠件的連接

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)用于汽車部件、電子電器和工業(yè)消費(fèi)品中。技術(shù)工程師及應(yīng)用開發(fā)技術(shù)人員經(jīng)過長期的研究和應(yīng)用實(shí)踐，開發(fā)出很多不同的塑料連接方式。

1.塑料鉚焊接技術(shù)

用來連接由不同材料制造的制件,使熱固性塑料與熱熔性塑料制件間實(shí)現(xiàn)相互連接，或使塑料制件與金屬連接。

原理：利用模塑件上預(yù)留固有的塑料鉚柱、肋翼、立筋,對(duì)應(yīng)穿過沖壓成形金屬板結(jié)構(gòu)上預(yù)制孔壓緊，金屬表面凸出部分鉚柱(熱樁) 在受控?zé)崛谲浕笤儆锰刂平饘俪尚豌T頭壓緊冷卻重新成型并夾緊。

利用特定形狀的鉚頭可以實(shí)現(xiàn)塑料鉚柱的埋頭鉚接(齊平鉚接)、半球鉚接 圓弧翻邊鉚接立筋肋條狀鉚接、機(jī)械鍛壓、折邊鑲嵌包覆等，實(shí)現(xiàn)不同材質(zhì)的材料機(jī)械鉚合組裝在一起的連接方式， 連接部位不易脆化、美觀、牢固、密封性好，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的**化設(shè)計(jì)，充分利用各種材料的機(jī)械特性**組合，極大地提高整體組件的性能，整體結(jié)構(gòu)耐沖擊，從而達(dá)到最完美的配合，尤其適合于長期機(jī)械振動(dòng)、環(huán)境溫度及濕度變化范圍大，自然環(huán)境極其惡劣的場合。

2.感應(yīng)加熱焊

感應(yīng)焊接是一門簡單、快捷、可靠的塑料焊接技術(shù)。該技術(shù)是通過感應(yīng)加熱向設(shè)計(jì)接頭**輸出能量，接頭處的植入材料選擇吸收能量、熔化和流動(dòng)以填滿接頭。塑料感應(yīng)焊接商業(yè)應(yīng)用已有三十多年歷史，在焊接壓力容器和其它高要求零件（需高強(qiáng)度和外形美觀的結(jié)構(gòu)、密封接頭）方面獲得了持續(xù)成功。

特點(diǎn)：感應(yīng)焊接是一種非?？焖?一般3~10s；甚至只1s)和多樣化的焊接方法，焊接強(qiáng)度多數(shù)情況下都能符合使用要求。缺點(diǎn)是: 焊縫處留有金屬品、設(shè)備投資高和焊接強(qiáng)度不如其它焊接方法高。

3.熱氣焊

熱氣焊是利用焊槍噴出的熱空氣或氮?dú)鈱?duì)塑料焊件和塑料焊條進(jìn)行加熱，使焊條填充到連接部位后加熱連接表面，冷卻后形成接頭。熱氣焊在各種塑料焊接方法中，歷史最長，應(yīng)用最廣，是“**焊”。

焊接速度比較慢，需要焊槍、焊嘴、氣源、填充焊條。其中焊條的截面形狀有多種多樣，常見是形狀有圓形、矩形、繩形、D形、B形等，直徑2~8mm。

熱氣焊有熱氣擺動(dòng)焊、熱氣嵌入焊、熱氣搭接焊、熱氣擠塑焊。熱氣焊通常溫度為200~400℃，流速15~70L/min。典型塑料品種熱氣焊的溫度范圍：PVC 210± ；PP 220±20；PMMA 250±10；PC 330±10；POM 230±10。具體準(zhǔn)確溫度要試焊測試后最終確定。

4.超聲波焊

超聲波焊接是利用高頻振動(dòng)波傳遞到兩個(gè)需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個(gè)物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。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。

原理：超聲波作用于熱塑性的塑料接觸面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生每秒幾萬次的高頻振動(dòng)，這種達(dá)到一定振幅的高頻振動(dòng)，通過上焊件把超聲能量傳送到焊區(qū)，由于焊區(qū)即兩個(gè)焊接的交界面處聲阻大，因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫。又由于塑料導(dǎo)熱性差，一時(shí)還不能及時(shí)散發(fā)，聚集在焊區(qū)，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。這三個(gè)量相互作用有個(gè)適宜值，能量超過適宜值時(shí)，塑料的熔解量就大，焊接物易變形；若能量小，則不易焊牢，所加的壓力也不能太大。這個(gè)**壓力是焊接部分的邊長與邊緣每1mm的**壓力之積。

5.摩擦焊

摩擦焊是利用連接表面相互摩擦生成的熱量而實(shí)現(xiàn)連接的方法，摩擦焊包括三類：旋轉(zhuǎn)摩擦焊、線性振動(dòng)摩擦焊和攪拌摩擦焊。

①旋轉(zhuǎn)摩擦焊：被連接件以很高的速度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在軸向施加一定的壓兩個(gè)連接表面相互摩擦，停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，被連接件冷卻并形成焊縫。適合于連接硬塑性塑料，連接速很快，被連接件應(yīng)接近圓柱形，需旋轉(zhuǎn)裝置才能施焊。

②線性振動(dòng)焊摩擦焊：又稱振動(dòng)焊，采用0.5~5MPa的焊接壓力將塔接好的焊件壓緊，然后一側(cè)的焊件在夾具的帶動(dòng)下以1mm左右的振幅，100~500Hz左右的頻率，在平行于焊接界面的方向振動(dòng)，焊接界面在摩擦和粘性切應(yīng)力的作用下溫度逐漸升高到塑料的熔點(diǎn)以上，熔融的塑料被擠出，振動(dòng)停止，熔融的焊縫在壓力下凝固?？梢院附映暡ê鸽y以焊接的大型塑料焊件；被焊件形狀受到限制；需要專用振動(dòng)焊接設(shè)備。

③攪拌摩擦焊：是利用軸待摩擦產(chǎn)生的熱量使焊縫塑料進(jìn)入塑性流動(dòng)狀態(tài)，并利用攪拌針攪拌焊縫進(jìn)入塑性狀態(tài)的材料，消除原來焊接界面并形成焊縫的焊接方法。只能用于熱塑性塑料的焊接，主要適用于大型厚板，接變形量小，設(shè)備原理簡單，可靠性相對(duì)較高，適于批量生產(chǎn)以及焊接精度和外觀質(zhì)量相對(duì)較低場合。需要專用設(shè)備及復(fù)雜的工裝夾具。

7.激光焊

最常用的激光焊接形式被稱為激光透射焊接，首先將兩個(gè)待焊接塑料零部件加壓力夾在一起，然后將一束短波紅外區(qū)的激光定向到待粘結(jié)的部位。激光束通過上層透光材料，然后被下層材料吸收，激光能量被吸收后轉(zhuǎn)換為熱能，由于兩層材料被壓在一起。熱能從吸收層傳導(dǎo)到透光層上，使得兩層材料熔化并結(jié)合。

特點(diǎn)：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脂粘結(jié)在一起。

應(yīng)用：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。激光焊接技術(shù)速度快，特別適用于汽車塑料零部件的流水線加工。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)。

8.熱板熔接

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。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。

應(yīng)用：這種工藝主要用于高分子樹脂膜材與塑料件件的密封連接。

9.熱金屬絲焊接

熱金屬絲焊也被稱作電阻焊，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。

10.膠黏劑連接

膠黏劑就是通過黏合作用，能使被黏物結(jié)合在一起的物質(zhì)。膠黏劑連接即同質(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)的或無機(jī)的一類物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠黏劑，又叫黏合劑，簡稱為膠。

可以粘接塑膠的膠水有很多，主要看牢固度及穩(wěn)定性，長久不脫膠。在選擇粘塑料膠水之前，需先明確塑料具體材質(zhì)屬于哪一類。塑料具體材質(zhì)有很多種，好粘接的有abs、pc等，不好粘有：pp、pe等。難粘塑料需要先上底涂劑，再用膠水粘接。

粘接大面積適合用結(jié)構(gòu)膠，粘接小面積適合快干膠。結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度高、抗剝離、耐沖擊、施工工藝簡便。用于金屬、陶瓷、塑料、橡膠、木材等同種材料或者不同種材料之間的粘接?？刹糠执婧附印T接、螺栓連接等傳統(tǒng)連接形式。結(jié)合面應(yīng)力分布均勻，對(duì)零件無熱影響和變形。

11.溶劑連接

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。

12.鉸鏈連接

塑料鉸鏈主要有組合式鉸鏈和整體式鉸鏈兩類。塑料鉸鏈可以有效地減少組件的部件數(shù),是常見的組件活動(dòng)聯(lián)接。使用的形式主要有以下六種。

企口式插銷鉸鏈：在塑件箱或桶的底上設(shè)計(jì)兩個(gè)凹槽，在蓋上設(shè)計(jì)兩凸耳，裝配時(shí)將凸耳嵌入到相對(duì)應(yīng)的凹槽中，然后在側(cè)面鉆孔，插入金屬銷釘就構(gòu)成了鉸鏈聯(lián)接。

標(biāo)準(zhǔn)式插銷鉸鏈：塑料件底上有兩個(gè)鉤形的凸耳，蓋上有一個(gè)鉤形凸耳，裝配時(shí)將蓋和底的凸耳相配，然后在凸耳側(cè)面鉆孔，插入金屬銷釘即構(gòu)成了標(biāo)準(zhǔn)式插銷鉸鏈的聯(lián)接。

簡易式鉸鏈：塑料箱體上有兩個(gè)凸出的鉤，塑料蓋上有一個(gè)凸出的鉤，構(gòu)成了簡易式鉸鏈。

熱封式鉸鏈：塑料件蓋上有芯軸凸耳,底上有兩個(gè)開口軸承座式凸耳，裝配時(shí)將芯軸嵌入開口軸承座式凸耳中，然后用熱風(fēng)加熱軸承座式凸耳，使上緣軟化并繞芯軸彎曲，冷卻后芯軸被包圍在軸承座式的凸耳中，構(gòu)成不可拆卸的熱封式鉸鏈聯(lián)接。

整體模塑片狀鉸鏈：塑件上鉸鏈?zhǔn)钦w模塑而成。鉸鏈寬度約6.5mm，厚度小于0.5mm，長度按需要而定。兩塑料件通過鉸鏈聯(lián)成一整體。

整體壓形鉸鏈：塑件蓋和底整體注射模塑成型后，蓋和底的聯(lián)接部分加熱軟化，然后放入壓形模具中壓成雙面帶有弧形的整體鉸鏈,鉸鏈厚度控制在0.25mm～0.4mm。整體壓出的鉸鏈耐撓曲次數(shù)少于整體模塑片狀鉸鏈，但是鉸鏈的撕裂強(qiáng)度大。

13.緊固件連接

應(yīng)用緊固件來連接塑料件，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。

14.雙色注塑

雙色注塑是指將兩種不同的材料注塑到同一套模具，從而實(shí)現(xiàn)注塑出由兩種材料形成產(chǎn)品的成型工藝。兩種材料有的是顏色不同的，有的是軟硬不同的，可以提高產(chǎn)品的美觀和裝配等性能。

雙色注塑制品成型時(shí)需要一個(gè)公模和兩個(gè)母模，**次注塑在公模和**個(gè)母模里，成型后打開模具，不經(jīng)過脫模，直接換到第二個(gè)母模，進(jìn)行第二次注塑，脫模后即可得到雙色注塑成品。

15.嵌件模塑成型

嵌件成型指在模具內(nèi)裝入預(yù)先準(zhǔn)備的異材質(zhì)嵌件后注入樹脂，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**的連接強(qiáng)度。

特點(diǎn)：

1、樹脂的易成型性、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；

2、多個(gè)嵌件的事前成型組合，使得產(chǎn)品單元組合的后工程更合理化；

3、嵌件品不盡限于金屬，也有布、紙、電線、塑料、玻璃、木材、線圏類、電氣零件等多種；

4、嵌件成型利用了樹脂的絕緣性和金屬的導(dǎo)電性的組合，制成的成型品能滿足電氣產(chǎn)品的基本機(jī)能。

15.模塑螺紋連接

模塑螺紋連接是指通過注塑模具的設(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)比較簡單，制品成型后在塑膠制品上會(huì)留下分型線痕跡，若分型線痕跡明顯會(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，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。

16.壓力配合

壓力配合也稱作受力配合、干涉配合及收縮配合，將裝配關(guān)系屬于過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。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、對(duì)中性好、承載能力大、對(duì)軸及輪轂的強(qiáng)度削弱小、耐沖擊性好。其缺點(diǎn)是對(duì)配合面的加工精度要求高，承載能力和裝配產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)實(shí)際過盈量很敏感，裝拆不方便。過盈配合連接主要用于軸與轂的連接、輪圈與輪芯的連接以及滾動(dòng)軸承與軸或軸承座孔的連接等。

17.攻絲螺紋連接

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似。

特點(diǎn)：該工藝對(duì)塑料零件的形狀沒有任何要求，并通過精密機(jī)械工具可以獲得定位**的孔。

18.卡扣連接

卡扣是一種不但方便快捷而且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品裝配方法，因?yàn)榭劢M合在生產(chǎn)成品時(shí)同時(shí)成型，裝配時(shí)無須配合其他如螺絲、介子等緊鎖配件，只要組合的兩扣位點(diǎn)互相配合扣上即可。

卡扣的設(shè)計(jì)雖可有多種幾何形狀，但其操作原理大致相同：當(dāng)兩件零件扣上時(shí)，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的凸緣部份推開，直至凸緣部份完結(jié)為止；然后，借助塑膠的彈性，勾形伸出部份即時(shí)復(fù)位，其后面的凹槽亦即時(shí)被相接零件的凸緣部份嵌入，此倒扣位置立時(shí)形成互相扣著的狀態(tài)。

以功能來區(qū)分，扣位的設(shè)計(jì)可分為成**型和可拆卸型兩種。**型扣位的設(shè)計(jì)方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的設(shè)計(jì)則裝上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)入角及導(dǎo)出角方便扣上及分離的動(dòng)作，導(dǎo)入角及導(dǎo)出角的大小直接影響扣上及分離時(shí)所需的力度，**型的扣位則只有導(dǎo)入角而沒有導(dǎo)出角的設(shè)計(jì)，所以一經(jīng)扣上，結(jié)合部份就會(huì)形成自我鎖上的狀態(tài)，不容易拆下。