无论您是如何选择新开发的产品的装配方法，或者根据产品设计，材料或制作混合的变化，重新评估当前装配方法的有效性，您所履行的思想过程很重要。这是我的同事和我参加了数十个行业的数百个个人和组织是一个思考的过程。And it’s valuable because the key variables in assembly and joining operations—application requirements, customer needs, product designs and geometries, materials, and joining technology capabilities—continue to evolve rapidly in ways that impact the cost, competitiveness, performance, and quality of your operations and your products.
有三种主要类别的方法，用于加入或组装由塑料部件制成的零件：机械，粘合剂和焊接。
机械连接方法包括但不限于卡扣和压配合的接头，螺钉和铆钉。当塑料制品在工作期间拆卸时，通常选择这些方法。各种大规模生产的产品可能需要一些拆卸，以便从简单的电池，灯泡或过滤器变化到涉及电路，组件或屏幕的更复杂的修理，从手机或其他小设备到设备，计算机，计算机，甚至汽车。但除了这些大规模生产的物品之外，机械连接方法在低容量应用中也可以具有成本效益，其中加入组件的资本设备成本超过劳动力和机械紧固件所需的成本，以可靠地组装产品。
粘合剂是组装或连接塑料部件的另一种常用方法，是两种“永久”连接方法之一。粘合剂最常用于将要连接的塑料部件由不兼容的材料制成的应用中。所谓不相容，我的意思是它们的物理和熔融特性差异很大，以至于它们无法使用涉及热量和压力的塑料焊接方法可靠连接。一个例子是将柔性PVC医疗管连接到刚性塑料阀上。
有许多类型的粘合剂可用于各种应用中。为获得最佳结果，您应该联系粘合剂制造商以确定您申请的最佳产品。与机械连接方法一样，您需要考虑消耗品的成本 - 粘合剂 - 以及应用它所需的工具或分配机械的成本。取决于所使用的粘合剂的类型和连接部件的尺寸和配置，您也可能需要投资某种固定装置以将部件保持在适当位置，直到粘合剂粘合固定到全强度。
加入塑料部件的另一个“永久”方法涉及塑料焊接，其使用热（或摩擦产生的热量）和压力的组合加入塑料部件。当使用的使用塑料材料彼此兼容时，塑料焊接方法是组装的理想选择，并且该应用需要部件之间的永久或防篡改密封。与机械和粘合剂连接方法不同，塑料焊缝不使用像紧固件或胶水等耗材。唯一的焊接成本涉及购买塑料焊机所需的初始资本投资，以及运行电力的成本。
塑料焊接不是一种技术。该术语包括一系列连接技术，这些技术不断发展，以满足广泛的装配需求。按照塑料焊接技术在市场上的普及程度和使用情况大致顺序，塑料焊接技术包括：
- 超声波焊接
- 振动焊接
- 激光焊接
- 红外线焊接
- 旋焊
- 热处理
- 热板焊接
超声波焊接
超声波焊接是一种非常流行且具有成本效益的装配技术。它利用一系列组件——电源、转换器、助力器、喇叭和执行器，将机械振动和力传递给被连接的部件。这些部件产生的高频振动在待连接部件的接口处产生热量，熔化塑料并形成牢固的粘合。
图1显示了电源，转换器，增强器和喇叭功能如何一起创造机械振动。电源采用标准电线电压，并将其转换为工作频率（在此图中 - 20 kHz）。设置电源频率，但可在15至70 kHz之间。最常见的频率是：20,30和40 kHz。该电能通过RF电缆发送到转换器。转换器利用压电陶瓷将电能转换为电源的工作频率的机械振动。基于增压器和喇叭的构造，这种机械振动要么增加或减少。称为幅度的适当机械振动通常由应用工程师确定并基于焊接的材料来确定。
图2显示了典型的台式超声波焊接系统。可以移除致动器基座和柱，这提供了整合到自动化的优异配置。致动器用于将转换器，助力器和喇叭（通常称为堆叠）输送到焊接的部件并施加力。焊接力可以在50至750磅之间的范围内。致动器还可以具有其他部件，例如线性编码器以测量焊接距离。
超声波焊接作为装配处理器的关键优势是：速度（大多数焊接周期在不到一秒内完成），无需耗材，没有零件设置时间，低资本设备成本，以及作为一部分的易于集成/安装自动化流程。超声波焊接中心对焊接材料的限制，零件尺寸和部件的几何形状。对于以超声焊接“易”的材料，例如ABS，高达10×10英寸的零件可以与15 kHz超声波焊机连接。当零件由更难以超声焊接的材料制成时，例如尼龙，待焊接部件的尺寸降至约3.5英寸（或直径）。具有深度轮廓的部件也可能证明难以焊接，因为这些特征可能会影响超声波过程的范围和性能。
振动（和“清洁振动技术”）焊接
振动焊接是超声波焊接的近亲。这是通过将一个部件固定到位，以精确确定的压力将配合部件靠在其上，然后对配合部件施加往复线性运动来实现的。由配合零件运动产生的摩擦熔化相邻表面，当运动结束时，焊工将两个零件返回其原始位置，以便它们之间的粘合将在正确对齐的位置冷却。振动焊接中使用的频率远低于超声波焊接，范围在100至240 Hz之间，但振动幅度较大，范围在0.030“至0.160”之间
振动焊接有很多好处。它可以加入几乎所有热塑性材料（结晶，半结晶以及无定形）制成的零件，以及尺寸较大和更复杂的形状的部件。该方法非常耐受材料的“热历史”，其可包括添加剂，着色剂，填料和甚至环境污染物，如灰尘，涂料或油脂。并且，该过程不会影响印刷电路板等内部组件。该过程及其工具可伸缩，因此许多部件可以在单个循环中焊接，并且需要相对较低的能量。振动焊接还生产具有高强度，泄漏密封件的零件，可防止各种污染物，如灰尘，水，血液，碳粉，油墨，氦气等气体。并且，该过程相对符合，因为即使当它们具有相对高的部分与部分不一致时，它也允许“纠正”塑料部件的熔化和粘合。
振动焊接的局限性主要与部件设计者结合该过程所需的特征的能力有关。因为使用机械摩擦来产生焊接，所以部件的设计必须允许相对运动至少0.070“峰 - 峰值。垂直于振动运动的部件壁必须坚固设计，使得它们在振动期间不会弯曲。根据焊缝的尺寸和熔体深度，振动焊缝可能产生大量的闪光。但是，如果必须隐藏焊接闪光灯以满足成品部分的美学要求，则可以将闪光“坝”或“陷阱”功能合并到零件设计中，尽管这种功能增加了表面积和材料要求那个部分。松散的内部部件可以合并在工具的固定式非振动侧，但这些部件不得干扰配合部分。垂直于振动方向的内壁可能不会焊接，如果没有适当的角度表或以其他方式加强。虽然焊接平面不必是平坦的（如果零件碰到平行于振动方向的曲线振动，则可以焊接90°角），但部分必须能够在至少一个平面中具有相对运动。诸如汽车前照灯的抛物面部分可以在X和Y轴上弯曲，因此不是振动焊接的候选者。
振动焊接的最新进步导致了一种混合方法，将标准振动技术与附加的红外加热源相结合。这种方法称为清洁振动技术，利用红外线热源精确地预热焊接表面，然后在表面焊接在一起之前去除它。这种方法提供了振动焊接的优点，但减少了实现熔体所需的振动量。因此，闪光和颗粒的形成显着减少，如图5所示。
除了实现红外加热步骤所需的额外时间和设备，CVT在部件装载和处理方面基本上与振动焊接相似。然而，循环时间延伸，通常从三到五秒到5秒，振动焊接到25至40秒，用于CVT焊接。
激光焊接
激光焊接是一种温和，清洁，精确的连接过程，使得难以与其他常见的塑料焊接技术粘合的复杂几何形状和材料。与上述超声波和振动焊接方法不同，激光焊接不需要运动，在焊接部件之间没有摩擦。部分焊接所需的热量是红外线，由激光光源提供。由于部件之间不需要相对运动，因此焊接对准和部分对密封具有特别精确的。焊接完全清洁，零颗粒和零闪光。
激光焊接的一项创新，称为同步透射红外焊接（STTIr），是第一种可以同时照亮整个焊接表面的激光焊接技术。这种方法消除了沿焊缝长度移动或“扫描”热源的需要，从而大大加快了激光焊接周期，将其缩短至5至7秒。激光焊接卓越的清洁度和精度是其最近在医疗设备、消费电子产品、高端汽车和商业应用中快速增长的主要因素。
STTIr激光焊接具有一定的零件设计要求。首先，组件中的一个组件必须对所使用的激光波长“透射”或“透明”，而匹配组件必须对该波长“吸收”或“黑色”。其次，装配的几何形状必须允许将激光能量传递到焊接区域，熔化发生在吸收部分的上部。
激光焊接设备通常包括一个支架(或一个更大的机架)，容纳一个或多个激光光源或二极管，通常在780到980纳米范围内。来自这些光源的光被集中并通过光纤束传输到被焊接部件的周边。每个二极管输出的激光根据应用所需的加热密度分布在零件的焊接区域。
与其他类型的塑料焊接一样，激光焊接利用工具保持连接的部件。激光焊接工具的关键差异是纤维束必须与工具连接。幸运的是，这是一个直接的过程，因为纤维束的输出部分用圆形套圈或其他容易结合到工具中的其他特征制造。
图6示出了激光焊接系统，其包括右侧的电源，控制和冷却系统以及左侧的致动器和激光堤。该系统可以安装在替补席上或易于结合到自动化中。
满足一部分传输激光，另一部分吸收光的要求并不困难。有许多“透明”塑料材料，以及彩色颜料，它们可以正确地传输激光，尽管事实上，由它们制成的零件在人眼看来是着色的。吸收性部件也是如此。除了明显的炭黑外，还有多种颜色颜料可以吸收激光，从而形成可激光焊接的零件。为确保零件颜色和颜料的组合正常工作，只需咨询焊接设备供应商。
这是两部分系列之一。
