热板焊接和红外焊接都用于组装塑料部件。在热板焊接中，工具接触部件。在红外线焊接中，它没有。

这两种技术最近受益于重大过程进步，两者都越来越受欢迎。精确控制工具位置，速度，力和加速度是提供新的控制和过程数据采集的改进。此外，随着较小且更有效的机器提供，工程师具有更实用的选择供考虑。

一段时间，红外线焊接一直是可行的加入方法，尽管它在美国普遍存在。该方法的非接触前提解决了热板焊接防止塑料从粘附到加热压板的表面的重大挑战。然而，这种益处与其他较不太理想的特征否定了一定程度。

这两种工艺通常用于要求高强度或密封的组件。当其他连接方法不实用时，它们也可以有效地用于连接大型、复杂几何形状的部件。此外，这些连接方法对于密封内壁和空腔是很好的。

热板与红外线

塑料接头传热主要有三种方式:传导、对流和辐射。热板焊接的主要传热方法是传导，而红外焊接的主要传热方法是辐射。

热板焊接过程包括三个关键步骤：熔体相，开放相和密封阶段。

操作的顺序是这样的:操作员(或自动化机器)把要焊接的部件装入相对的压板。在循环开始时，机器将一个加热的压板放置在两个压板之间。机器然后定位的压力机，使模压焊接肋在每个组件只是接触加热的压板。这是熔化阶段。

接下来，机器缩回压板，从加热的压板中移除组件。然后机器缩回加热的压板。这是开放阶段。

在密封阶段，机器启动压力机，推动每个部件上的两个半熔融肋相互推动，形成实际焊接。当塑料冷却并重新凝固后，连接的部件从模具上卸下。

红外焊接循环相似。它包括与热板焊接相同的基本步骤。一个重要的不同之处在于在熔体相期间，塑料部件和加热压板上的红外发射器之间没有接触。

热板加热理论

导热是热板焊接的主要传热方法。热从加热的压板直接传导到焊缝肋。从零件表面，它继续传导和“浸泡”更深的肋骨。适当的热浸透到焊接肋是实现高粘结强度和紧密密封的关键。目的是优化热浸时间。这将有助于确保当两个加热组件在密封阶段结合在一起时，在两个相对的表面上有一个热软化材料的最佳深度。

这种结合的深度被称为热影响区(HAZ)，它实际上可以在放大倍数下测量。如果HAZ过小，则意味着半熔融材料的位移过大，可能导致焊缝薄弱，密封性能差。如果HAZ太大，那么很可能是密封阶段施加的压力不足，焊接效果不好。

红外线加热原理

通过辐射实现焊接肋表面的红外线加热。红外源发射由部件在表面上吸收的光波。在塑料本身内的传导现在将热量在整个肋骨中传播。

一个关键参数是加热速率。热塑性材料在加热时熔化并回流。如果加热过快，则有材料降解、燃烧或炭化的危险。许多树脂能迅速吸收初始红外能量，但大多数树脂不能很快地进行表面加热。然而，就像热板焊接一样，仍然需要达到足够深度的加热进入焊缝肋，以执行一个可靠的焊接过程。

材料吸收红外辐射热的速率有三个特性:吸收率、透射率和反射率。这些材料的性能受到材料类型、颜色、填料等因素的影响。此外，红外发射器的发射率(发射辐射的能力)也有助于辐射传热的有效性，并影响加热速率。

当红外光到达被加热的表面时，它的密度也会影响加热的速度。这个密度受到发射器和受热表面之间的距离以及红外能量聚焦的方式的影响。

简而言之，有许多因素会影响塑料吸收红外能量的速度。关键是控制这一加热速率，以避免材料降解。例如，一种不透明的黑色材料，含有很高比例的玻璃填料，将以非常高的速率吸收辐射能，但它不会进行表面加热。因此，外部表面可能容易过热。在光谱的另一边，一种没有填充物的白色材料可能会更有效地传导表面加热，但它不会迅速吸收最初的红外能量。它不会有太大的过热风险，但整个周期的时间可能会更长。

材料位移比较

热板焊接和红外焊接之间的另一个差异是焊接循环期间材料的位移。对于该讨论，位移被定义为从熔体肋处的原始位置移动到另一个位置（闪光灯）的任何材料。

在热平板焊接中，在加热的压板和塑料部件上的焊接肋之间存在物理接触。结果，模塑焊接肋的位移。随着压力机与加热的工具带来焊接肋条表面，将材料移位 - 这是一件好事。在此过程中，焊接肋与加热的工具表面相符，应准确地加工以匹配该部件。这确保了焊接肋表面精确地设计，同时它们充分加热。

在熔化周期中，这种位移同时发生在两个组件上，创建匹配的焊缝肋表面。这种精确的接触和相关的材料位移是热板焊接过程中的一个重要元素，因为它防止了与典型的成型不一致相关的一些问题。由于表面相互之间是均匀的，当焊接压力施加在密封阶段时，它是沿着焊缝的整个长度均匀施加的。平衡的焊接压力对于创造高强度、紧密密封的焊缝至关重要，同时要尽量减少材料的使用。

采用红外焊接，焊缝肋与红外发射器之间没有接触。因此，没有受控的材料位移来纠正焊缝肋中的不一致。由于这个原因，在成型过程中精确控制两个成型部件的尺寸以实现“按设计”的表面是很重要的。

当用红外焊接工艺组装轮廓焊接肋表面时，红外发射器来自焊接肋表面的放置和距离变得特别关键。为确保均匀加热和最终具有最小塑料位移的鲁棒过程，必须统治性评估和经证明均均可均可评估和经过均匀地加热轮廓表面。如果在熔体相期间发生不均匀的加热，则在密封阶段期间可能会通过焊接接头施加压力不均匀。这可能导致焊接质量不佳。

敏感的内部组件

产品设计人员可以巧妙地确保组件和内部设备的焊接。无论这些内部设备是电池、pcb、阀门、过滤器、o型环还是LED灯，工程师都应该注意，焊接过程产生的能量不会损坏它们。

在热平板焊接中，暴露于加热压板的持续时间非常有限，但热源与子组件的接近需要评估。红外线焊接将子组件暴露于延长的高能辐射。这种暴露可能对这些部分有问题和损害。可能需要从红外能量屏蔽或屏蔽弱势子组件的工具。

使用任何一种方法，模拟热量和暴露时间应该相对容易执行，并且强烈建议进行这种测试。

加热的工具挑战

红外线焊接完全消除了加热的工具磨损、塑料粘在加热的工具上和树脂在加热的工具上的挑战。红外线发射器和焊接肋之间没有接触，消除了半熔融塑料磨损、粘在模具上或在模具上堆积的可能性。

耐用，防粘涂层的进步极大地降低了热板焊接的这一问题。但是，即使具有高性能的材料和涂料，工具涂层也必须被视为需要维修和维护的物品。

热板焊接中伺服控制的压板的出现也有助于伸出的问题。通过伺服控制，压板可以以高加速度从加热压板中取出组件。这最小化或消除在熔体相期间在加热压板上粘附和积聚。

成本比较

这两种技术除了处理上的差异外，还存在着运行和维护费用上的差异。

红外线焊接机在熔炼阶段需要大量的功率。然而，红外发射器在剩下的过程中被关闭。因此，这台机器整体耗电更少。热板焊接需要更高的功率，因为加热的压板必须在整个生产过程中保持在程序设定的温度。此外，在生产转移开始时，压板需要预热。

由于材料可以吸收辐射的速率以及它们对焊接肋中的热量的能力的速率，循环时间随着红外线焊接而言。红外焊接的典型循环时间从20到60秒之间变化。另一方面，由于传热的速度和效率，热板焊接循环时间可以显着缩短。热板焊接的典型循环时间从8到30秒之间变化。

两个过程的资本设备成本合理可比。根据所用发射器的风格，红外焊接设备的工具可以更昂贵 - 可能比热板焊接多达30％至40％。但是，这是依赖的高度应用。工具的尺寸和几何形状都是因素。

至于维护，红外发射器必须每隔几年更换典型的安装，即使是标准发射器，它们也可以很贵。定制发射者成本甚至更多。更重要的是，他们可能需要长时间的时间来更换，需要库存昂贵的备件。

热板焊接中使用的墨盒加热器也需要更换，但它们比红外发射器更稳健，更便宜。加热压板上的不粘涂层的寿命和耐久性是有限的，并且必须偶尔剥离并重新涂上这些工具。如果加热的压板是定制或容易磨损的，工程师将是明智的，以确保备份工具。

一个胜利者吗?

红外线焊接和热板焊接均具有可行性，具有某些优点和缺点的强大流程。与所有加入挑战的所有塑料一样，应用程序的独特特性和要求应驱动过程选择。我们强烈鼓励公司与具有适当测试和经验丰富的应用实验室功能的设备供应商一起使用，以产生相关的焊接样品进行评估。选择过程时，必须评估强度，闪光控制，周期时间和整体生产稳健性的关键元素。结果应指向另一个焊接过程。

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