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大多數(shù)塑料焊接方法如超聲波焊、振動(dòng)焊等在結(jié)合面處不需外加材料。但在某些情況下由于工件或接頭復(fù)雜、零件限制和設(shè)備可達(dá)性的原因,這些方法不能用。這時(shí)須考慮采用外加材料的方法,感應(yīng)焊就是其中之一。感應(yīng)焊,又叫感應(yīng)植入焊(implantinductionwelding),是通過高頻磁場(chǎng)感應(yīng)加熱植入材料熔化和填充待焊表面而形成持久結(jié)合的一種焊接方法。塑料感應(yīng)焊接商業(yè)應(yīng)用已有三十多年歷史,廣泛用于焊接難焊材料如聚烯烴等。感應(yīng)焊也可用于填充或玻纖增強(qiáng)聚合物及某些異種塑料的焊接。隨著高強(qiáng)度和承載用途的工程塑料(增強(qiáng)塑料)使用量的顯著增長(如汽車業(yè)),感應(yīng)焊接正成為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和制造方法至關(guān)重要的一環(huán)。
1.感應(yīng)焊接原理及過程
感應(yīng)焊接的基本原理是電磁材料(植入物)預(yù)先置于待焊零件界面處,然后對(duì)植入物施加一個(gè)由高頻電源(2~10MHz)產(chǎn)生的交變磁場(chǎng),電磁材料在交變磁場(chǎng)作用下發(fā)熱,熔化待焊零件表面,在適當(dāng)壓力下將兩零件熔合在一起形成持久焊縫。
電磁材料(導(dǎo)電材料或鐵磁材料)置于交變磁場(chǎng)中時(shí)會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)加熱。感應(yīng)焊接有兩種加熱機(jī)理:焦耳加熱(渦流加熱,見圖1)和磁滯加熱。感應(yīng)加熱是由渦流和磁滯損耗產(chǎn)生的,兩者的相對(duì)大小取決于磁場(chǎng)作用下材料的磁性。在導(dǎo)電非磁性材料(如鋁粉)中只出現(xiàn)渦流加熱;在非導(dǎo)電的鐵磁性材料(如陶瓷鐵氧體)中只發(fā)生磁滯損耗加熱。在導(dǎo)電磁性材料(如鐵基鐵磁材料)中,磁滯損耗加熱和渦流加熱都起很大作用。加熱速度由焊接界面處植入物的磁導(dǎo)率或磁化率決定。磁滯損耗的大小由圖2中包圍的面積來描述,磁滯回線包圍的面積與轉(zhuǎn)化為熱量的能量成正比。需要高頻(2~10MHz)進(jìn)行有效加熱的原因是即使具有磁性的磁感受體,單個(gè)磁滯回線(磁滯循環(huán))產(chǎn)生的發(fā)熱量也是極小的(溫升約0.003℃)。
磁滯損耗(hysteresisloss)是指鐵磁材料在磁化過程中由磁滯現(xiàn)象引起的能量損耗。磁性體的磁化存在著明顯的不可逆性(如圖2所示),當(dāng)鐵磁體被磁化到飽和狀態(tài)后,若將磁場(chǎng)強(qiáng)度H由值逐漸減小時(shí),其磁感應(yīng)強(qiáng)度B不是循原來的途徑返回,而是沿著比原來的途徑稍高的一段曲線而減小,當(dāng)H=0時(shí),B并不等于零,即磁性體中B的變化滯后于H的變化。磁性物質(zhì)都具有保留其磁性的傾向,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化總是滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化,這種現(xiàn)象就是磁滯現(xiàn)象。磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間呈現(xiàn)磁滯回線關(guān)系。經(jīng)一次循環(huán),每單位體積鐵芯中的磁滯損耗等于磁滯回線的面積。這部分能量轉(zhuǎn)化為熱能,磁滯損耗的大小取決于所用材料的磁滯回線。
渦流損耗(eddycurrentloss)
導(dǎo)體處在隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中時(shí),導(dǎo)體內(nèi)感生的電流導(dǎo)致的能量損耗,叫做渦流損耗。在導(dǎo)體內(nèi)部形成的一圈圈閉合的電流線,稱為渦流。由于電流的熱效應(yīng)(通過I2R加熱),渦流會(huì)使導(dǎo)體發(fā)熱,消耗能量。如果導(dǎo)體的電阻率小,則產(chǎn)生的渦流很強(qiáng),發(fā)熱量就很大。渦流損耗的大小與磁場(chǎng)的變化方式、導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)體的幾何形狀、導(dǎo)體的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率等因素有關(guān)。
感應(yīng)焊接過程分為四個(gè)階段:
階段:放置植入物。通過手工或者使用自動(dòng)裝置將植入物放在接合處;
第二階段:施壓。將零件放入與氣缸相連的夾具中對(duì)零件施壓,或者通過將感應(yīng)線圈嵌入其中的聚四氟乙烯或陶瓷塊對(duì)零件加壓;
第三階段:感應(yīng)加熱。電源作用于感應(yīng)線圈(工作線圈),產(chǎn)生加熱植入物的電磁場(chǎng),通過熱傳導(dǎo)依次加熱和熔化周圍的熱塑性塑料。由于隨著離工作線圈的距離的增加,電磁場(chǎng)呈指數(shù)衰減,所以接頭應(yīng)盡可能靠近線圈以便限度加熱植入物。在加熱過程中,植入物流動(dòng)填補(bǔ)零件之間的間隙;
第四階段:零件的冷卻和拆卸。在達(dá)到預(yù)定焊接時(shí)間之后,切斷電源,零件在壓力下冷卻至預(yù)設(shè)時(shí)間。然后移走焊接組件,循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。
2.感應(yīng)焊接植入物
植入物(implant),有時(shí)稱作電磁感受體/電磁材料(electromagneticsusceptor/material)、磁感受體/鐵磁材料(magneticsusceptor/ferromagneticmaterial)、感受材料/復(fù)合物(susceptormaterial/compound)、粘合劑(binder/bondingagent),是感應(yīng)焊接過程中的加熱元件(發(fā)熱體)。顆粒填料或者絲或網(wǎng)狀植入物用于提供熱源。感應(yīng)加熱使用的粘合劑由填滿金屬粒子或氧化鐵的熱塑性樹脂組成。粘合劑在感應(yīng)磁場(chǎng)中熔化并形成粘合接頭。填料材料可以是簡單的鐵磁材料如金屬鐵或不銹鋼,也可以是提供更精確溫度控制的陶瓷鐵氧體材料。常用的填料是非常細(xì)小的微米級(jí)鐵磁粉末。填料的種類和數(shù)量影響能量吸收,因而影響結(jié)合線處的發(fā)熱量。電磁材料通常得專門配制以便固化時(shí)內(nèi)部放熱量較少。否則接頭會(huì)過熱,粘合劑會(huì)熱降解。
為了連接熱塑性塑料,這些電磁材料(金屬網(wǎng)或者不同類型、顆粒大小和濃度的鐵磁粉末)密閉在與待焊塑料相容的熱塑塑料基體中。植入物通常針對(duì)特定用途生產(chǎn)以確保與待焊材料相容和達(dá)到效率。對(duì)于同種材料制成的熱塑性零件的焊接,基體通常與零件材料相同,在熔體流動(dòng)方面是相配的。例如,在焊接聚乙烯時(shí),粘合劑可以是含有0.5%~0.6%體積百分?jǐn)?shù)磁性氧化鐵粉末的聚乙烯樹脂。對(duì)于異種材料,使用的基體是兩種熱塑性塑料的混合物。感應(yīng)焊設(shè)備供應(yīng)商也提供焊接異種材料的專利化合物。
電磁感應(yīng)方法也用于快速固化熱固性粘合劑如環(huán)氧樹脂。在連接熱固性塑料如片狀模塑料時(shí),粘合劑基體包圍電磁材料。熱量直接在粘合劑中產(chǎn)生,提供快速固化。在環(huán)氧樹脂的固化過程中膠凝時(shí)間可短至30s。
粘合劑通常形成匹配接頭設(shè)計(jì)的外形。從裝配角度來說,模切預(yù)型件(die-cutpreform)如墊片應(yīng)用簡便,但根據(jù)待焊零件的大小和形狀及感應(yīng)線圈的位置,有各種形狀的植入物如片材、帶材、線束、擠塑型材、注塑成型制品等(見圖4)可供選用。通過夾物模壓(insertmolding)、雙色模塑(two-colormolding)、共擠壓(co-extrusion)或共注射(co-injection)將植入材料與待焊零件之一直接合為一體也是一種可行的途徑。
3.感應(yīng)焊接設(shè)備
焊接裝置可以是整合機(jī)器人材料搬運(yùn)的高度自動(dòng)化的多站裝置或手工裝卸零件的單站裝置。的感應(yīng)焊機(jī)使用的是能精確控制功率級(jí)的固態(tài)功率發(fā)生器如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在這種類型的發(fā)生器中,磁場(chǎng)頻率是由發(fā)生器電路決定的,因而需要匹配網(wǎng)絡(luò)使發(fā)生器輸出阻抗與工作線圈阻抗匹配。匹配網(wǎng)絡(luò)是可遠(yuǎn)距離放置或者移動(dòng)以滿足各種不同工業(yè)要求的關(guān)鍵組成部分。固態(tài)裝置的控制電路比普通的振蕩管發(fā)生器復(fù)雜得多,但是它能提供復(fù)雜精確的功率輸出控制。
典型的感應(yīng)焊機(jī)由五部分造成:感應(yīng)發(fā)生器、工作線圈(感應(yīng)線圈)、熱交換器、壓力機(jī)、夾具或器具。
(1)感應(yīng)發(fā)生器
依據(jù)使用情況,感應(yīng)發(fā)生器將50Hz或60Hz的電源轉(zhuǎn)變?yōu)楣β室话銥?~5kW的高頻(2~10MHz)電源。加感線圈(負(fù)載工作線圈)的阻抗匹配發(fā)生器的輸出阻抗以確保一致有效的系統(tǒng)運(yùn)作。這稱之為線圈調(diào)諧。
(2)熱交換器
在焊接循環(huán)過程中,很高的電流流過感應(yīng)線圈。為防止過熱,水在線圈中循環(huán)流動(dòng),通過熱交換器冷卻。熱交換器通常與發(fā)生器連成一體。
(3)壓力機(jī)
在焊接過程中施壓裝置通常是與氣缸或液壓缸相連的壓頭。
(4)夾具
夾具或定位器具在焊接過程中將零件組合在一起。一個(gè)器具通常是固定的而另一個(gè)是可動(dòng)的。因?yàn)楣ぷ骶圈附近存在金屬導(dǎo)體會(huì)降低磁場(chǎng)強(qiáng)度,所以器具是由非導(dǎo)電材料如酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂制成。
(5)工作線圈(感應(yīng)線圈)
工作線圈的作用是提供繞過接頭的磁場(chǎng)。它必須與感應(yīng)發(fā)生器的功率輸出相配,其設(shè)計(jì)必須降低高頻時(shí)起弧或過載的傾向。工作線圈的設(shè)計(jì)和布置對(duì)于獲得高強(qiáng)度焊縫和過程高效率至關(guān)重要。工作線圈應(yīng)符合零件外形,可以為每個(gè)零件量身定做。線圈與接頭之間的距離(耦合距離)應(yīng)盡可能小(原則上小于1.6mm)。短的耦合距離必要,因?yàn)楦鶕?jù)平方反比定律,來自于磁場(chǎng)中用于發(fā)熱的能量與離線圈距離的平方成反比。感應(yīng)線圈能適應(yīng)三維接頭,可焊長達(dá)6.1m的接頭。還可在線圈中心放置銅反射器以便將磁場(chǎng)集中在接頭區(qū)域內(nèi)。反射器(reflector)/反射線圈(reflectioncoil)是使磁力線指向結(jié)合線處的未激勵(lì)線圈(non-energizedcoil)。
線圈可由銅管、薄板或機(jī)加工塊制成。所有線圈都是水冷的。管線圈可以是方的、圓的或矩形的,常規(guī)尺寸是3.2mm、4.8mm、6.4mm、9.5mm。由于3.2mm線圈中的狹窄水流會(huì)造成過熱,所以3.2mm線圈僅用于不受輕微過熱影響的短加熱循環(huán)和小型零件。在獲得耦合距離方面,方管優(yōu)于圓管。銅薄板(1.6mm厚)用于加熱127×508mm或25.4×2030mm的大型零件和密封大的表面積及不規(guī)則的平面形狀。
簡單的線圈設(shè)計(jì)是單匝線圈,磁場(chǎng)集中在線圈內(nèi)徑周圍。在線圈引線端形成較弱場(chǎng)強(qiáng),這個(gè)問題可通過使用反射器減輕。單匝線圈所需空間比其它設(shè)計(jì)少。多匝線圈(如圖6b)消除了單匝線圈的弱磁場(chǎng)強(qiáng)度。依據(jù)接頭外形的不同,多匝線圈可以是焊接圓形容器的圓柱形或螺旋形,或者是矩形、方形或不規(guī)則形狀。因?yàn)榇艌?chǎng)強(qiáng)度在線圈內(nèi),接頭應(yīng)置于線圈中心。在待焊零件尺寸大于等于152mm時(shí)有必要使用反射器以獲得效率。線圈的匝數(shù)取決于焊縫的總表面積。多匝線圈的長度不應(yīng)大于線圈直徑的3~4倍。盤圈形線圈(如圖6c)用于加熱較大平面面積,它們是由在水平面盤繞管材至預(yù)定直徑而制成。發(fā)夾式線圈(如圖6d)是擠壓在一起的單匝線圈,匝間耦合距離等于零件厚度。隨著耦合距離的減少,磁場(chǎng)更加集中。發(fā)夾式線圈可以形成不規(guī)則形狀,用于連接長的平直薄板或玻璃纖維氈復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)件的周邊封接。對(duì)于大型零件如管道或?qū)Ч埽蛘呓咏Y(jié)合線受限的零件,可以采用拆分線圈(如圖6e)。這些線圈可以打開便于零件拆卸。
4.感應(yīng)焊工藝參數(shù)
感應(yīng)焊不如其他焊接方法(如振動(dòng)焊)對(duì)工藝參數(shù)敏感。感應(yīng)焊的主要工藝參數(shù)是:功率、焊接時(shí)間、焊接壓力、冷卻時(shí)間。
焊接時(shí)間是影響焊縫強(qiáng)度主要的因素,其次是功率。同時(shí)間和功率相比,壓力對(duì)強(qiáng)度影響很小。在功率和壓力不變的情況下,焊縫強(qiáng)度與加熱時(shí)間成正比。
典型的感應(yīng)功率范圍為1~5kW。較大零件或較長接頭的零件需較高的功率輸出。功率輸出也隨接頭與線圈之間耦合距離的增加而增加。
焊接時(shí)間取決于電磁填料的種類與顆粒大小、熱塑性基體中密閉的電磁填料的橫截面積、功率輸出、頻率和工件尺寸。這些參數(shù)針對(duì)每一特定用途進(jìn)行調(diào)整。
焊接壓力確保植入物在接頭內(nèi)部的均勻分布。冷卻時(shí)間隨用途而變化,可能少于1s。
感應(yīng)焊接過程中的其它重要因素包括:零件和工作線圈的設(shè)計(jì)、磁場(chǎng)頻率(感應(yīng)焊工作頻率根據(jù)加熱元件的成分進(jìn)行選擇)、電磁材料的種類等。
5.各種塑料的感應(yīng)焊接性
同其它焊接方法相比,感應(yīng)焊較少依賴于待焊材料的性能。可焊接所有熱塑性塑料(無論是結(jié)晶性還是非結(jié)晶性塑料)。能焊接高性能和難焊樹脂。容易焊接的熱塑性塑料包括:各種等級(jí)的ABS、尼龍、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、SAN、聚氯乙烯、丙烯酸以及那些通常認(rèn)為難焊的材料如乙縮醛、改性聚苯醚、聚碳酸酯。
某些異種材料或含有玻璃、滑石、礦物質(zhì)、木材或其它填料的熱塑性塑料均可焊接。感應(yīng)焊可連接某些異種材料如高填充熱塑性塑料以及軟彈性體與硬質(zhì)塑料。還可用于連接熱塑性材料與非熱塑性材料如紙。在焊接異種熱塑性塑料時(shí),含有鐵磁性顆粒的熱塑性基體由兩種待焊材料的混合物組成。在焊接含填料材料時(shí),植入材料中的熱塑性樹脂含量可以提高以補(bǔ)償零件中的填料含量,在焊接過程中產(chǎn)生更大量的熔體,形成更高強(qiáng)度的接頭。填料含量高達(dá)65%的增強(qiáng)塑料已能成功焊接。交聯(lián)低密度和高密度聚乙烯可用普通的低密度或高密度基體材料進(jìn)行焊接。感應(yīng)焊能焊接玻璃和碳纖維增強(qiáng)的熱塑性塑料如聚苯硫醚、PA12、聚丙烯。例如40%玻璃填充的聚丙烯很容易焊接。感應(yīng)焊也可用于連接熱固性塑料(如片狀模塑料)和其它非金屬母材。這時(shí),粘合劑充當(dāng)熱熔性膠粘劑(hotmeltadhesive)。
6.感應(yīng)焊接特點(diǎn)
由于感應(yīng)加熱只發(fā)生在界面處,熱量不必從外源或經(jīng)由母材傳至所需位置,所以焊接速度很快。焊接時(shí)間一般為1~30s,如聚乙烯接頭的感應(yīng)焊可以只花短短的3s時(shí)間。自動(dòng)焊接設(shè)備焊接速度可達(dá)每分鐘150個(gè)零件。因?yàn)闊崃恐辉谛枰牡胤疆a(chǎn)生,在零件主體中不產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于位于接頭界面處的電磁材料熔化時(shí),在壓力下流入空隙和不平整表面,可形成廢品率接近于零的可靠焊縫。所以感應(yīng)焊對(duì)零件尺寸和幾何形狀限制少,焊接表面可以相當(dāng)不規(guī)則及形狀比較復(fù)雜(如復(fù)雜形狀的三維接頭),能夠適應(yīng)不平整調(diào)節(jié)安裝。感應(yīng)焊適宜于長焊縫,能焊接大型零件(可一次焊接長達(dá)6.1m的熔合線),還可同時(shí)焊接多個(gè)小型零件(商業(yè)應(yīng)用的線圈已可同時(shí)焊接20條單獨(dú)的焊縫)。感應(yīng)焊的另一優(yōu)點(diǎn)是能夠沿接頭移動(dòng)線圈以形成連續(xù)的焊縫。為了加工復(fù)雜的結(jié)構(gòu),可以用機(jī)器人控制線圈。如果需要,焊后零件可以用同樣的設(shè)備打開以修補(bǔ)缺陷焊縫或打開組件用于內(nèi)部修理或者回收。感應(yīng)焊能夠形成所有熱塑性塑料及某些熱固性塑料(如SMC)的結(jié)構(gòu)密封或氣密焊縫,尤其適用于焊接高熔點(diǎn)塑料如現(xiàn)代工程塑料(典型的例子是許多汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩零件)。某些不能用其他方法焊接的不相容材料(不論其熔化溫度如何)能夠用感應(yīng)焊連接。同粘接和鉚接接頭相比感應(yīng)焊獲得的接頭強(qiáng)度高出許多。感應(yīng)焊其它優(yōu)點(diǎn)包括:零件熱損傷、變形和過量軟化較少、熔化材料從結(jié)合線處擠出較少、可實(shí)現(xiàn)密封、容易通過調(diào)節(jié)電源功率進(jìn)行控制、母材不需預(yù)處理、粘合劑保存期限不受限制等。
感應(yīng)焊的主要缺點(diǎn)是感應(yīng)焊設(shè)備昂貴、植入物的額外費(fèi)用可能很高、工作線圈的優(yōu)化配置成本以及將植入物置于接頭處的附加裝配作業(yè)。此外植入物保留在接頭區(qū)域之中,直接影響接頭強(qiáng)度。
7.感應(yīng)焊接應(yīng)用
感應(yīng)焊用量的是無菌飲料盒的密封(盒壁中的鋁箔層通過感應(yīng)加熱熔化和密封低密度聚乙烯外層)。包裝行業(yè)其它應(yīng)用還有:化妝盒(聚乙烯與聚丙烯的焊接)、涂塑金屬蓋與塑料瓶的封接
汽車工業(yè):由40%玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料組成的旅行車貨廂地板和座椅靠背、玻璃填充的PA6注塑進(jìn)氣諧振器、30%~33%玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍6散熱器溢流箱、動(dòng)力轉(zhuǎn)向儲(chǔ)液罐、三都平(熱塑性橡膠)/聚丙烯材料連接的方向盤氣囊袋、汽車尾燈、PBT熱塑性聚酯兩部分保險(xiǎn)杠、聚碳酸酯汽車保險(xiǎn)杠、汽車儀表板、汽車防撞箱形零部件、片狀模塑料(SMC)的焊接。
醫(yī)療設(shè)備:聚碳酸酯血液氧合器、動(dòng)脈濾器零件。
家用器具:蒸汽熨斗、洗碗機(jī)噴射水臂、聚丙烯水壺、30%玻纖增強(qiáng)聚丙烯反滲透水箱。
電子工業(yè):聚碳酸酯結(jié)構(gòu)泡沫計(jì)算機(jī)控制臺(tái)。
其它應(yīng)用還有:玻璃纖維氈聚丙烯復(fù)合防風(fēng)門、交聯(lián)聚乙烯管的連接、金屬格柵與揚(yáng)聲器前部的焊接、高密度聚乙烯割草機(jī)護(hù)罩及燃料箱的焊接、高密度聚乙烯螺紋管件與吹塑圓筒的焊接等。
8.感應(yīng)焊接進(jìn)展
以前,非智能振蕩管高頻發(fā)生器反饋能力有限。現(xiàn)今美國Emabond公司開發(fā)出了帶易控制功率輸出裝置的新型固態(tài)高頻發(fā)生器,它能夠提供焊接過程控制和反饋并能精確控制作用于結(jié)合線處的能量。新型高頻發(fā)生器和功率輸出裝置采用復(fù)雜的高頻轉(zhuǎn)換技術(shù)提高客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力和過程控制能力。高頻發(fā)生器可編程,控制器提供自診斷和對(duì)焊接過程的多種控制能力。該新型高頻發(fā)生器已獲得FCC(美國聯(lián)邦通信委員會(huì))和CE(歐盟)的批準(zhǔn)。優(yōu)點(diǎn)包括:精確控制結(jié)合線處的能量(包括功率級(jí)直線上升或功率脈沖調(diào)制);對(duì)在焊接過程中靠近或留存在結(jié)合線內(nèi)的非塑料零件如金屬和精密電子元件加熱量小或者不加熱;允許點(diǎn)焊和連續(xù)掃描結(jié)合線的移動(dòng)電源程序包;更寬的總功率范圍;降低總成本。
以前的高頻電源輸出是一個(gè)靜態(tài)過程——在很多方面類似其它塑料焊接方法如超聲波焊和熱板焊等,在通過摩擦或外部熱源施加能量時(shí)工件通常在夾具中保持固定。易控制功率輸出裝置的出現(xiàn)允許工件在高頻能量均勻作用時(shí)在夾具中受壓下產(chǎn)生移動(dòng)。電源可同焊件一起移動(dòng)或者工件從固定高頻電源旁邊經(jīng)過。感應(yīng)焊變成了動(dòng)態(tài)過程。新型固態(tài)高頻發(fā)生器完成了從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)焊接過程的提升。
感應(yīng)焊進(jìn)展集中于通過持續(xù)改進(jìn)植入電磁材料的性能、焊接設(shè)備、統(tǒng)計(jì)過程控制、接頭優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面來化增強(qiáng)塑料復(fù)合材料接頭的機(jī)械性能。感應(yīng)焊廣泛用于聚烯烴,近在承載或高強(qiáng)度應(yīng)用的工程塑料如尼龍6中使用量日益增加。汽車工業(yè)廣泛采用了玻纖增強(qiáng)尼龍基塑料,安全、耐用要求是先考慮的問題。感應(yīng)焊技術(shù)在重載、承載汽車塑料件的設(shè)計(jì)中向汽車工程界證明了其有效性、適用性和獨(dú)特的能力。
感應(yīng)焊塑料零件的機(jī)械性能取決于很多因素,包括零件總體設(shè)計(jì)、適當(dāng)接頭形狀的選擇、工作線圈的設(shè)計(jì)、電磁植入材料的成分和特性、焊接工藝規(guī)范的選擇等。
成功的感應(yīng)焊接方案需要優(yōu)化以下三個(gè)重要方面:
(1)零件應(yīng)用設(shè)計(jì)、接頭設(shè)計(jì)及材料選擇。包括:內(nèi)部金屬件的焊接、機(jī)械留存附加內(nèi)部零件于結(jié)構(gòu)接縫內(nèi)、高溫?zé)崴苄运芰系暮附、高玻璃含量增?qiáng)塑料的焊接、不規(guī)則形狀的均勻焊接等。
(2)植入材料配方、外形和組件插入。包括:能配置成預(yù)制件的較廣范圍的熱塑性塑料,改善加熱效率、預(yù)制件形狀和熔化特性的高性能感受體顆粒。
(3)設(shè)備設(shè)計(jì)與集成。包括:具易控制較寬范圍功率輸出裝置的高頻發(fā)生器、具數(shù)據(jù)采集的動(dòng)力過程控制、允許長的不規(guī)則結(jié)合線展開的軟高頻電纜、同時(shí)焊接多條焊縫等。
感應(yīng)焊能焊接全系列工程塑料及難以用其它方法焊接的高填充復(fù)合物。隨著高強(qiáng)度和承載用途的工程塑料(增強(qiáng)塑料)使用量的顯著增長,感應(yīng)焊接正成為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和制造方法至關(guān)重要的一環(huán)。