塑料焊接技术在汽车配件中的应用
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№６（Ｓ啪．１６４）
Ｄｅｃｅｒｒｌｂｅｒ２０（）４
塑料焊接技术在汽车配件中的应用
张胜玉
（青岛澳柯玛集团总公司，山东青岛２６６５ｌＯ）
摘要：
概述了汽车用塑料件的焊接方法及其焊接原理、过程、特点、适应性、应用和最新进展等。
关键词：塑料焊接；汽车配件
中图分类号：邳２０．６７４
ｌ
文献标识码：Ａ
焊、旋转焊、超声波焊；另一类是外部加热法，如热
刖吾
在现代汽车上，到处可以看到塑料制件。据统计，目前平均每辆汽车的塑料用量已占汽车自重的
５％～１０％，随着汽车轻量化的要求和塑料加工技术
气焊、热工具焊、电阻焊、感应焊、高频焊、激光焊
等。
２．１热气焊
热气焊即用热气流加热进行焊接。来自于焊枪中的热气流（温度为２００℃。一３００℃，流速为１５ｕＩＩｌｉｎ一
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的进一步提高，塑料在汽车中的用量还会进一步增
加。
Ｌ／ＩＩｌｉｎ）同时对填充棒和焊接件加热，当材料表面填充棒与母材成分相同，通常是圆形（直径约
汽车用塑料分为两种：热固性塑料和热塑性塑料。在车用塑料中，用量居前７位的品种为：聚丙烯２１％、聚氨酯１９．６％、聚氯乙烯１２．２％、热固性复合材料１０．４％、ＡＢＳ８％、尼龙７．８％、聚乙烯６％。
塑料件之间可以通过机械紧固、粘接或焊接进行连接。紧固连接速度快，适用于所有塑料，但是成本高，易产生应力。粘接能获得优良的性能和优质接头，但操作困难，需要精心制备接头和表面，而且速度很慢，不适于大批量生产。而焊接既经济、简单，又快捷、可靠，能形成静态强度接近于母材的接头，
因而适用于大批量生产，在汽车工业中得到了广泛的
软化（达到粘稠状态）时，填充棒连续压入焊缝中。
３一），焊接厚板时采用多焊道焊接。圆形填充棒的
缺点是在多焊道焊接过程中空气易被带入焊缝中，使焊缝强度降低，可采用三角形截面焊棒替代。
作为焊接热源载体，最常用的是压缩空气，氮气用于对氧敏感的塑料如聚乙烯等。可用热气焊焊接的
材料有ＰｖＣ、ＰＥ、ＰＰ、有机玻璃、ＰＣ、ＰＯＭ、Ｐｓ、尼龙、ＡＢＳ等。
热气焊的优点是适应性（灵活性）强，可用简单的设备加工大型、复杂的零部件。热气焊适用于不规则结构的焊接，但它速度慢，焊接质量很大程度上依赖于操作者的技能，很少用于批量生产，但它适用于修理操作。
热气焊通常用于焊接长的接头。在汽车行业的典型用途包括：蓄水池的内衬焊、塑料油（水）箱的制造、塑料管路的组装、连接或修补。
应用。塑料焊接技术已成为衡量汽车生产技术及新材料开发水平高低的标志之一。
２汽车用塑料件的焊接方法
汽车用塑料件的焊接方法分为两大类：一类是内部加热法（通过机械运动、内部摩擦发热），如振动
作者简介：张胜玉（１９ｒ７０一），男，湖北天门人，高级工程师，工学学
士，主要从事聚合材料的焊接及新型焊接方法的研究。已发表论文１０余篇。
收稿日期：２００４积如１
张胜玉塑料焊接技术在汽车配件中的应用
５ｌ
动摩擦焊（加热过程中速度恒定）。薄壁零件由于不能承受惯性摩擦焊较大的轴向力，因而推荐采用连续驱动摩擦焊。旋转焊可以焊接各种非结晶性和半结晶性塑料，许多不能用超声波焊接的塑料可以采用旋转焊焊接。旋转焊焊缝的静态强度可达母材的５０％一９５％（因不同材料而异），但异种材料零件的焊缝强度较低。有些容易吸水的塑料，如聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜、热塑性聚酯等，在正常的焊接情况下，可能因焊缝处有水分而降低焊缝强度，如果事先进行干燥处理，可以提高焊缝强度。旋转焊适用于管材之间、管底（座）与管子、销（栓、杆）与零件的焊接。旋转焊的一个主要缺点是只适用于至少有一个零件是圆形的场合。旋转焊零件定位不准，可能产生飞
溅。要求零件结构牢固，不能焊接柔软塑料（因柔软
塑料容易弯曲和抖动，不利于焊接热量的积聚）。一旦熔化发生，旋转运动必须很快停下来以便焊缝在压力下凝固，否则的话，将引起焊缝撕裂以及造成较低
的焊缝强度。旋转焊局限于焊接直径为１６０ｚ啪以下
的零件。
２．９超声波焊
超声波焊是最常用的塑料焊接方法之一。超声波焊的基本原理是利用高频机械振动（频率为１０ｋＨｚ一７０ｋＨｚ，振幅为１０肛ｍ一１００肛ｍ）作用于塑料零件，使其在压力下产生局部加热（发热是由于表面和分子间摩擦综合作用的结果）和熔化而形成焊缝。超声振动通过工件的传递形成驻波波型，其中存在零位移的波节，其他区域运动振幅较高。现今的观点是接头界面必须置于最大应力处，而不是最大运动区域。超声波接头必须专门设计以便将振动能集中到熔化点。超声波焊接有两种接头型式：第一种（主要的）类型是相
连零件的表面之一有一个三角形凸台（高０．２姗一
０．８・姗），通常称为能量定向唇（或导能筋），它的顶
端接触另一平面，能够集中能量，便于快速熔化材料。超声振动发生在垂直相连表面的方向；第二种接头形式是剪切接头（通常一个零件大于另一个零件）。这种接头并不采用导能筋，超声振动的一个主要分量平行于相连表面，发热主要是通过界面处摩擦（剪切）力实现的。剪切接头设计通常用于焊接半结晶性塑料或接头强度要求高的地方。
焊接设备由５个基本部件构成：电源、换能器、
增幅器（变幅杆）、电极臂和装配台。超声波焊一般用于焊接小型截面。焊缝区域的大小主要受振动机构
（电极臂）的限制。最大焊接面积为（２２９×３０５）—砌或直径为２５４ｒｍ。通常，弹性模量高的塑料对振动具
有较低的内部损耗，因而能传递最大能量到接头处。这意味着刚性材料比柔软材料容易焊接。超声波适用于焊接ＡＢＳ、丙烯酸、聚碳酸酯、尼龙、乙缩醛等。聚乙烯和聚丙烯的焊接遇到了一些问题，通常它们需要很高的能级。超声波焊速度很快（典型的焊接时间从Ｏ．５ｓ～１．５ｓ），容易实现自动化，非常适合于大批
量生产。
超声波焊在汽车工业的用途包括：仪表板、电动机壳、轴承保持架、灯罩、透镜、过滤器、阀门、空气换向器（分流器）、气流探测器等。
３结语
在各种塑料焊接方法中，热工具焊（热板焊）、超声波焊、振动焊应用最广。热工具焊比较简单，适用于焊接复杂的接头结构，但速度很慢；超声波焊主要用于小型零部件的批量生产；振动焊是一种大有潜力可挖的塑料焊接方法，它特别适用于焊接不容易进行超声波焊接的塑料和大、中型零部件；热气焊主要用于塑料零件的修理或修补；旋转焊适用于焊接圆形接头；电阻焊用于焊接复杂接头和不包含闭合回路的大型结构；感应焊适用于所有热塑性塑料及某些热固性塑料的焊接；高频焊应用较少，主要用于电介质损耗系数较高的塑料的焊接。激光焊是一种方兴未艾的高效非接触型焊接方法，该方法无飞边、无残渣、振动应力和热应力小，特别适用于电子元器件（如传感器）的焊接。
随着汽车轻量化的要求和塑料工业的迅速发展，塑料在汽车中的应用愈来愈多，各种塑料焊接方法也得到了长足的发展，汽车用塑料件的焊接技术已经成为衡量汽车生产技术及新材料开发水平的标志之一。
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