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长玻纤PP复合材料的超声波焊接工艺

2021-05-06 16:59
PP塑料的特点: 无毒、无味,密度小,强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用,具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用,可用于食具。

PP塑料的应用: 随着人们生活水平不断提高,必然带来在文化、娱乐、食品、医疗、材料、居室装饰等各个方面不同变化的要求与提高,市场中很多物品越来越多地使用透明材料。因此,开发透明PP专用料是一个很好的发展趋势,尤其需要透明性高、流动性好,成型快的PP专用料,以便设计加工成人们喜爱的PP制品。透明PP比普通PP、PVC、PET、PS更具特色,有更多优点和开发前景。


长玻璃纤维(简称长玻纤)聚丙烯(PP)复合材料是一种热塑性复合材料,这种材料可以热成型,并且成型的方法很多,在使用过程中可以承受很强的冲击载荷,且材料的耐水性很好。由于这种材料的纤维长度大,使用过程中其强度会更高,允许使用的温度也较高。热塑性复合材料的连接方式可以分为机械连接、黏接和焊接。机械连接复合材料的孔周围容易产生应力集中,高分子材料吸水后易造成紧固件松弛,高分子材料与铆钉之间有可能发生接触腐蚀并且还会额外增加重量。采用黏接时,黏接前需要表面处理,黏接剂受环境因素的影响会发生退化,黏接接头对储存环境比较敏感而且需要后续固化,黏接的生产效率也比较低。采用超声波焊接热塑性复合材料具有以下优点:焊接速度快,焊接强度高,密封性好;节约能源,成本低,清洁无污染且不会损伤工件;焊接过程稳定,所有焊接参数均可通过软件系统进行跟踪监控,一旦发现故障很容易进行排除和维护。

由于国内热塑性复合材料研究尚处于起步阶段,对于长玻纤PP复合材料的焊接,目前最具有潜力的连接方式就是超声波焊接。尤其是在可实现自动控制和提高生产率方面,这种连接方式极具优势。因此,用超声波焊接长玻纤PP复合材料将是对热塑性复合材料焊接技术的一个有益探索。


PP超声波焊接注意事项
 
只有焊接时间在一个合理的区间内才能实现有效连接,当焊接时间过短时,PP基体未融化或融化不完全导致焊接失败;当焊接时间过长时,PP基体受热分解,并在压力作用下溢出,导致焊接失败。

随着焊接时间的增加,焊接接头的剪力呈现先上升后下降趋势。随着焊接时间增加,接头熔合区域比例增加,接头中未熔合区域表面平整。接头的剪切失效形式一般为熔合区域PP基体发生撕裂,在较优的焊接参数下失效形式为PP基体脱黏占主导同时伴随纤维断裂,使得强度较高。