振動摩擦焊接機——工藝參數

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、振動摩擦焊接、激光焊接、熱板焊接和紅外焊接等。

振動摩擦焊接通常用于大型零件焊接。對于較小的零件，可以實現一次多件（2-4件），實現更經濟快速的焊接。振動摩擦焊接最重要的工藝參數是頻率、振幅、壓力、時間和焊接深度，優化焊接參數，可實現非常高的焊接強度。不過，焊接參數的設置取決于材料種類、幾何形狀和清潔度等要求。

振動摩擦焊接機工藝參數

1、頻率

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

2、振幅

對于高頻工作模式（如240Hz），輸出振幅（峰值到峰值）0.5-1.8mm。對于低頻工作模式（如100Hz），輸出振幅2-4mm，見圖1。通常，當零件之間的間隙限制在小于1.5mm時，使用高頻振動。振幅越大，焊接時間越短，不過清潔度會變差。

圖1 振幅和頻率曲線（藍色代表高幅低頻，紅色代表低幅高頻）

3、焊接壓力

可調整范圍區間大，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間。值得注意的是，焊縫壓力過大，會導致大量熔體流出焊縫區域，熔體層下方的了冷態塑料進行粘接形成冷焊縫，大大減少焊接強度。

一般來說，焊縫強度對振動頻率和振幅不是非常敏感。對于含有玻璃纖維的材料，應盡可能限制或減少熔體流動。因為熔體的橫向流動，會導致玻纖排布方向發生改變，減少焊縫的焊接強度。高粘度材料能承受較高的焊接壓力。但較高的壓力會增加第一階段（固態摩擦階段）的粉塵數量。

4、焊接時間

振動摩擦焊接過程有兩種控制方式：時間控制和深度控制。一般常用焊接深度控制方式。

5、焊接深度

決定焊縫強度最重要的因素是焊接深度。當焊接深度超過一個臨界閥值，即達到第三階段（穩態流動階段）的最小深度，焊接強度就能夠達到母體材料強度。當焊接深度小于這個臨界閥值時，焊接強度減少。焊接深度大于這個臨界閥值時，對于同種塑料之間的焊接，不會增大焊接強度。對于不同塑料之間的焊接，卻可以增大焊接強度。

只要達到這個臨界閥值，焊接強度對焊接頻率和振幅大小不敏感。當處于恒定閥值（高于臨界閥值）時，壓力增大，焊接強度降低。

上述的建議可以作為參數設置的起點。精確的參數設定還與材料種類、幾何形狀、強度要求、密封要求和清潔度要求相關。

下面是典型的參數設定：

焊接壓力：1.4MPa（200psi）

頻率：240Hz

振幅：1.8mm

焊縫深度：1.5mm

時間：3.5s

保壓時間：0.5倍的焊接時間