当焊接热塑性件时，有许多不同的技术可供选择，包括超声波，热板，振动，激光和旋转。热气焊接，其中加热的空气或氮气熔化塑料焊接杆，以及感应焊接，其中铁磁插入件在两个部分之间放置并用电磁场通电，以熔化材料，是另外两个选项。然而，前者是缓慢而依赖于操作者的技能，从而大大降级到现场工作和维修。由于铁磁插入物，后者昂贵且复杂。
超声波焊接是连接塑料零件的真正主力技术，因为它的循环时间快，成本低。缺点之一是它只能用于小型或中型零件。然而，世界上并不缺少中小型热塑性零件，因此该工艺是有生命力的。
旋转焊接也不贵，但仅限于其中一个部件需要是圆形的。热板和振动焊接可用于大型部件或不规则接头。但是生产它们的系统无论是操作还是购买都很昂贵。
激光焊接，对游戏的相对新手，昂贵且可以使用它可以使用的材料的数量而有限。但是，它提供了最精确的焊缝，没有闪光或颗粒物质。该技术可用于各种各样的关节配置。
吱吱声和挤压
虽然确切的故障是不可能的，但设备制造商之间的共识是，50％至70％的塑料焊接是超声完成的。首先在20世纪60年代开发，它已成为加入塑料零件的“转到”方法。除非有一个令人信服的原因，否则，大多数汇编程序将默认将超声波进行超声波。
在工艺的力学方面，焊接涉及到钛或铝喇叭的使用。这种喇叭将两块材料夹在一起，通过分子振动和摩擦产生的热量垂直振动，使材料在连接处熔化。振动频率范围从15,000到72,000赫兹，大多数应用程序使用大约20,000赫兹或频率在30,000- 40,000赫兹范围。更高的频率用于更精密的组件，因为它们需要更小的振动振幅，这对零件来说更容易。这些振幅非常小，从5到150微米不等，周期通常为1秒或更少。这个过程可能会很吵，有时需要隔音。但它既不产生烟雾也不产生烟，所以不需要通风。
在某些情况下，特别是涉及小型消费品的情况下，一个由一个驱动喇叭和多个扩展器组成的复合喇叭可以进行三到四次焊接，从而进一步提高产量。这种方法的一个缺点是，它是不可能监测每个单独的焊接参数，使它很难保证质量。虽然超声波焊接会产生一些闪光和微粒，但振动足够细微，不会太过。如果一个焊缝需要美观，它可以设计一个“闪光陷阱”，或凹槽，以隐藏任何多余的熔化。
在成本方面，大多数其他方法甚至无法接近。入门级超声波焊机(或者用Herrmann Ultrasonics产品经理瓦斯科·诺莫夫斯基(Vasko Naumovski)的话来说，是一种基本的“挤压和吱吱”型号)只需9000美元。索尼泰克(Sonitek，米尔福德，CT)等公司生产的翻新型号的焊机售价可能在7000美元或更低，具体价格取决于老式焊机。索尼泰克销售新旧焊机。
近年来，超声波焊机变得越来越复杂。数字控制的机器，如Herrmann超声波'（Schaummurg，IL）计算机数字控制（CNC）对话焊机或来自Stapla Ultrasonics Corp.（威尔明顿，MA）的K20-XT，可以在多种模式下运行，包括焊接深度，时间，峰值功率，绝对距离和能量。尽管如此，即使在顶端，超声波焊机也可以拥有约40,000美元。这与最便宜的振动和热板焊工具有竞争力，远低于激光系统，耗资100,000美元及以上。旋转焊工对价格具有竞争力，但再次，它们的焊接类型的类型有限。旋转焊接的机制也更具侵蚀性，在焊缝周围产生更多的闪光和颗粒物质。
关于零件的尺寸，人们的意见各不相同，这取决于材料，但6 × 6英寸的零件是你能做的最大的。
诺莫夫斯基说:“基本上，如果零件能装进鞋盒，它们就可以通过超声波焊接。”否则，他说，你可能需要另一种方法，投资一台更复杂的机器，比如他公司的全封闭多头Ultraline机型，或者至少在设定工艺参数时要格外小心。
超声性能还受喇叭和接头之间的距离、接头的配置和被焊接零件的基本几何形状的影响。例如，“近场”接头是指喇叭距离焊缝位置不到0.25英寸的接头。这是理想的，使一个快速，容易焊接。由于采用了“远场”接头，喇叭可能无法将振动传递到工作区域。超声波接头可以用喇叭在离接头几英寸的地方制成。但它们需要更大的能量。如果某部分含有吸收而不是将超声能量传递到关节的空隙或曲线，情况也是如此。
如果要焊接的部件是由软塑料或聚丙烯或聚乙烯等半结晶热塑性塑料制成，就会出现进一步的复杂情况。在后一种情况下，构成材料的弹簧状分子结构往往会吸收超声波振动，将其阻挡在焊缝处。另一方面，非晶热塑性塑料，如聚碳酸酯或硬质PVC，使焊接更容易。有了这些材料，组成分子就会像一盘意大利面条一样随机地混杂在一起，从而更有效地传输超声波能量。
这并不是说用半结晶热塑性塑料焊接无法完成。事实上，布兰森超声公司的应用和声学工程总监杰夫·弗朗茨（Danbury，CT）强调了“数千”的半晶组件使用超声能量加入。这只是设计师必须更多地关注细节。
最后，在进行超声波焊接时，接头需要几乎完全平坦，因此所有点都受到超声波能量的同等影响。据Sonitek的应用经理Dan Bolduc称，使用复合喇叭可以实现高达0.5英寸的高度变化。但是，如果再多的话，汇编器就可能需要寻找另一种方法。
出于所有这些原因，产品设计人员应尽早从过程工程师征求意见，因此在将时间和金钱提交给一种特定形式之前，可以解决像联合设计和部分几何形状的问题。适应部件几何以处理需求不仅可以确保良好，强的焊接，而且可以在最短的时间内进行焊接。
Bolduc说:“实际上，我们在模具切割之前就发现了很多问题。”“一些客户的模具制造商可能会建议他们尽早看到我们，以确保客户走的是正确的道路。”
并不是说这个过程是完全不可原谅的。Bolduc表示，他的公司在客户对改进组装工艺感兴趣方面取得了很大的成功。
“经常，客户将从说，粘合剂升级，而且它可以超声波焊接才能很好，”他说。“也许我们只需要改变进程参数，虽然有一个点到目前为止。”
通过超声波焊接，装配商可以选择多种接头设计，从简单的对接接头到带或不带熔体凹槽的舌槽或台阶接头。许多接头都有“能量指示器”，即从部分突出的v形脊，集中超声波能量，迅速启动接头表面的软化和熔化。布兰森超声波公司还率先使用了一种纹理表面对面的能源主任，以进一步促进熔化，帮助减少粒子的形成，并形成更强的焊接。
做扭曲
当然，并不是所有组件都能装进一个鞋盒里。由于这个原因，还有其他焊接塑料零件的方法。
由于成本考虑，旋焊是许多装配件的下一个逻辑选择。利用这种方法，在夹具中一部分在夹具中保持一致，而另一部分在高速时旋转。纺丝部分被压在固定部分，在粘合区域中产生摩擦，导致塑料熔化。当旋转停止时，在冷却时，部件在压力下保持在一起，产生焊接。
与超声波焊接一样，旋转焊接快速且节能。循环时间通常仅为1或2秒。该方法还适用于任何热塑性塑料。实际上，旋转焊接特别适用于焊接半结晶热塑性塑料，因为它们的分子结构具有比超声波的阻尼效果较少。
自旋焊接强度高，但由于焊接过程中剧烈的运动，焊接过程会产生更多的闪光和颗粒物质。与超声波一样，有许多接头设计可供选择，包括舌槽结构、剪切接头和斜接接头，所有这些都有助于创建密封性。闪光陷阱可以用来制造更美观的焊缝。
理论上没有限制可以加入的部件的大小。旋转焊缝已经使用跨越3英尺的部件进行，尽管这样的例子是例外。典型应用包括由柔软材料制成的浮动缸，以及医学领域的管壳组件。据前进技术（Cokato，MN）产品经理David Kralovetz，经典的旋转焊接应用涉及将内衬内衬在塑料咖啡杯中的外部衬垫中。
尽管该过程的激进运动，但是使用该方法焊接薄壁的墙壁的部件。最大壁厚约为7毫米。尽管至少一个部件必须是圆形的，但是另一个部分不受该限制的限制。在设计旋转焊接应用时，通常需要包含“驱动特征”，这是焊工将抓住纺纱部分的方法。凭借较小的零件，单独的摩擦可以做到这一点。然而，较大的部件需要肋骨或齿形表面与驱动夹具配合。
从历史上看，旋转焊接的另一个缺点是无法控制焊缝后两部分的最终定向。事实上，使用气动电机的惯性旋转焊机提供注册的无控制物。现代直接驱动，伺服电机旋转焊接器，另一方面，提供良好的登记控制 - 一些程度的一小部分，但价格。伺服电动机驱动的旋转焊机将在35,000美元到50,000美元和50万美元的任何地方。另一方面，惯性旋转焊机可以少于15,000美元甚至10,000美元。
良好的振动
你说，一切都很好。但如果你有一个要焊接的大型组件，而其中一个部件碰巧不是圆形的——比如汽车仪表板?在这种情况下，你可能需要一台振动焊机。
乍一看，这似乎和超声波焊接是一样的。事实上，这两者是非常不同的。超声波焊机产生高频垂直运动，而振动焊机则通过水平运动在接头界面产生摩擦，频率在120到300赫兹之间。通常，这些运动是线性的——部分只是简单地来回移动——尽管有限的应用程序需要轨道运动。振动焊接的运动也更加剧烈，振幅从0.75到5毫米不等。
所有这些Shakin'和Rattlin'的突然表现在焊接零件上的一个过程，需要一些非常昂贵的设备。振动焊机包括下部夹具和大型上压板和固定装置，其保持第二部分并通过弹簧和电磁铁的组合进行运动。这种压板装置可以称重2至100磅或更长时间。控制所有此操作需要一个强大的框架，可以说是最少的。与超声波和旋转焊接器相比，由于Kralovetz将其放置，振动焊机都是完全封闭的。
这在设计自动装配系统时会产生问题，因为部件不能用传送带或索引表易于定位和移除。这种运动也将其损坏零件，因此可以通过该过程摇动薄，不受支持的墙壁的精细组件或组件。
诺莫夫斯基在谈到精密装配和振动焊接时表示:“如果你要将精加工钉子插入一段修剪，你就不会使用大锤。”
尽管如此，振动焊接占焊接市场的约15％，确实有其位置。同样，它可以与大型部件一起使用，它适用于大多数所有热塑性塑料，并且如旋焊，它不受半结晶材料的不利影响。
与超声波焊接相比，焊接振动时的能量传动相对简单，使部件几何形状不太关键。虽然关节需要在一个平面中，但它可以成角度高达15度。循环时间略长于旋转和超声波过程，但较小的零件仍然只需8秒。通过用单个压板焊接多个部件，可以改善吞吐量速率，这是一个明显不存在的选项，旋转焊接明显不存在。
这是由于这些原因，与汽车行业中的一些大型零件和大型生产相同，例如 - 振动焊接值得投资。
暖气打开了
由于其缺点，热板焊接最初可能看起来比它的价值更麻烦。这些机器并不特别便宜，基本款的起价约为3.5万美元。运营成本也相当高，这要归功于所涉及的能源和事实，每个组件都需要自己的加热压板，必须定期清理积累的熔体。除此之外，这个过程相对缓慢。低温焊接，其中加热板设置在500华氏度或更低，循环时间为30秒至1分钟;高温焊接，其中加热板设置在500f以上，一般有15 - 45秒的周期。
好像这还不够，这个过程会产生烟雾和烟雾，尤其是在较高的温度范围内，并且工具转换可能存在问题。这是因为压板很大，必须在移除之前冷却，然后必须在开始生产之前恢复温度。
尽管如此，热板焊接在竞争中有一个很大的优势:它非常灵活，易于焊接多个组件。
你是否需要用包含复杂曲线和其他几何图形的接头焊接两个大的、形状不规则的部件，比如盘子或洗衣机的一些部件?没有问题。这个部件是由一种不适合超声波或振动焊接的半结晶树脂制成的吗?没有问题。零件是否包括在振动焊机中易碎的薄结构?没有问题。
热板连接也创造了一个光滑的珠几乎没有颗粒。因此，它经常在医疗设备装配中得到应用。
在热板焊接中，将两部分压在加热的压板上以熔化塑料。然后除去压板，并将两部分压在一起以使焊缝。根据应用，压板可以是垂直或水平的。垂直方向使其可以手动加载和卸载零件;水平压板更容易地借给自动化过程。如果在焊接之前在组件的下半部分开，则水平方向也是最佳的。
低温焊接聚丙烯效果很好，产生的烟雾最小，使其在洁净的房间环境中可以接受。缺点是，为了防止树脂和填料粘在压板表面，经常需要涂一层特氟龙涂层。
高温焊接主要用于聚乙烯和尼龙的焊接。它通常会产生需要通风的烟雾和烟雾。虽然有些系统有自动清洗系统，但在压盘上堆积的填料可以用钢丝刷擦洗掉。
非接触式焊接是指热塑性零件靠近热压板，但不完全接触的过程。这一过程是极其罕见的，只有当恒定树脂或填料积聚在热压板上使其成为唯一可行的选择时才使用。
最终，尽管只有不到10%的焊接是用热板方法完成的，但当你需要这些麻烦的组件时，这些组件只是不想使用任何其他类型的焊接。
苏格兰射击我
最后,还有激光。
首先，下行：昂贵，尽管理论上，任何热塑性塑料都可以激光焊接，但该过程目前仅用有限数量的材料使用。
尽管激光焊接只占当今焊接活动的一小部分，但它将不可避免地越来越受欢迎。原因有很多。首先，激光焊接极其精确，完全闪光，无微粒。它也是高效和快速的，与2秒或更少的周期。这是一个非接触的过程，不会在成品上留下任何痕迹。它还可以触及其他焊接方法无法触及的凹槽。
最基本的原理是，激光电焊机用一块玻璃板将两部分固定在一起，然后引导激光穿过玻璃板和透明的上部，直到它碰到吸收层。当这一层加热时，它会融化周围的塑料并形成焊缝。这个过程被称为传导焊接。
最初，吸收层将包括由来自着色塑料制成的组件的下部，而上部必须是激光透明的。这一点令人惊讶的是，对激光焊接的使用施加严重限制。然而，近年来，来自巴斯夫（Florham Park，NJ）和Gentex Corp.（Zeeland，MI）等公司的新的近红外吸收器使得可以在清晰或仅轻微着色的部件上执行焊接。这些吸收器可以应用于接头区域或掺入塑料本身中，打开门用于在许多新医疗和汽车应用中使用激光焊接。
使用激光点焊，激光聚焦到一个点，然后沿着预先编程的路径来创建焊缝。Leister Technologies (Itasca, IL)的总经理Jerry Zybko表示，这种焊接的理想点位尺寸是1到2毫米，尽管根据应用情况，点位尺寸可以从0.6到2.5毫米不等。这种方法的优点是灵活性。几乎任何焊接路径都可以编程到焊接机中，焊接机可以使用机器人、移动舞台或镜子和伺服电机系统来引导光束。一旦程序被输入到控制器中，只需按下一个按钮，就可以完成从一个部件总成到另一个部件总成的转换。
更柔韧，但更快的是同时线焊接，其中激光沿直线指向或准直。典型的焊接尺寸为1至2毫米×30毫米，循环时间为1至2秒。多个激光器可用于创建正方形或矩形轮廓。光学器件也存在，可以创建曲线。
通过掩模焊接 - 由Leister技术开发的专有技术 - 激光配置类似于线焊接，只有线路扫过整个部件，这一直屏蔽，使得仅剩下的那些部分曝光将熔化以产生焊接。该技术可用于产生极其精确和复杂的焊接图案。应用包括医疗诊断装置中的传感器和微流体组分。焊接线已成功窄为100微米。面罩通过涉及金属涂层玻璃的光刻工艺生产。
激光焊接也被用于汽车传感器的应用，并开始在汽车尾灯装配上取得进展。在每一种情况下，该工艺都能够通过生产没有任何颗粒物质或闪光的精确焊缝来证明其成本的合理性。
最后，Leister Technologies最近开发了它所谓的Globo焊接过程。该系统看起来有点像一个超大的圆珠笔，其中激光器通过直径约1英寸的透明球穿过。当球通过焊接区域时，它适用压力并同时聚焦激光能量。根据Zybko的说法，Globo系统有两个主要好处。首先，它促进了3D形状的焊接，例如尾部光透镜。其次，它提供了使用玻璃或其他夹紧方法的替代方案，因为通过球提供必要的夹紧。这确保了零件何时何时何时发射激光的何时何时何时何地且何处。
