振动摩擦焊接机——工艺参数

振动摩擦焊接机——工艺参数

典型塑料零件的连接方法有螺丝连接、搭扣、压装、胶水粘合和焊接。焊接是永久连接塑料零件的有效方法。塑料焊接工艺多种多样，有超声波焊接、振动摩擦焊接、激光焊接、热板焊接和红外焊接等。

振动摩擦焊接通常用于大型零件焊接。对于较小的零件，可以实现一次多件（2-4件），实现更经济快速的焊接。振动摩擦焊接最重要的工艺参数是频率、振幅、压力、时间和焊接深度，优化焊接参数，可实现非常高的焊接强度。不过，焊接参数的设置取决于材料种类、几何形状和清洁度等要求。

振动摩擦焊接机工艺参数

1、频率

振动摩擦焊接机有两种工作频率，一种是高频振动模式200-240Hz，另一中是低频振动模式80-120Hz。选择哪一种频率取决于上模具重量和高度。频率对焊缝质量无显著影响。

2、振幅

对于高频工作模式（如240Hz），输出振幅（峰值到峰值）0.5-1.8mm。对于低频工作模式（如100Hz），输出振幅2-4mm，见图1。通常，当零件之间的间隙限制在小于1.5mm时，使用高频振动。振幅越大，焊接时间越短，不过清洁度会变差。

图1 振幅和频率曲线（蓝色代表高幅低频，红色代表低幅高频）

3、焊接压力

可调整范围区间大，从0.5到20 MPa。常用范围0.5-2.0 MPa。较高压力能减少焊接时间。值得注意的是，焊缝压力过大，会导致大量熔体流出焊缝区域，熔体层下方的了冷态塑料进行粘接形成冷焊缝，大大减少焊接强度。

一般来说，焊缝强度对振动频率和振幅不是非常敏感。对于含有玻璃纤维的材料，应尽可能限制或减少熔体流动。因为熔体的横向流动，会导致玻纤排布方向发生改变，减少焊缝的焊接强度。高粘度材料能承受较高的焊接压力。但较高的压力会增加第一阶段（固态摩擦阶段）的粉尘数量。

4、焊接时间

振动摩擦焊接过程有两种控制方式：时间控制和深度控制。一般常用焊接深度控制方式。

5、焊接深度

决定焊缝强度最重要的因素是焊接深度。当焊接深度超过一个临界阀值，即达到第三阶段（稳态流动阶段）的最小深度，焊接强度就能够达到母体材料强度。当焊接深度小于这个临界阀值时，焊接强度减少。焊接深度大于这个临界阀值时，对于同种塑料之间的焊接，不会增大焊接强度。对于不同塑料之间的焊接，却可以增大焊接强度。

只要达到这个临界阀值，焊接强度对焊接频率和振幅大小不敏感。当处于恒定阀值（高于临界阀值）时，压力增大，焊接强度降低。

上述的建议可以作为参数设置的起点。精确的参数设定还与材料种类、几何形状、强度要求、密封要求和清洁度要求相关。

下面是典型的参数设定：

焊接压力：1.4MPa（200psi）

频率：240Hz

振幅：1.8mm

焊缝深度：1.5mm

时间：3.5s

保压时间：0.5倍的焊接时间