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長玻纖PP復(fù)合材料的超聲波焊接工藝

2021-05-06 16:59
PP塑料的特點(diǎn)： 無毒、無味，密度小，強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯，可在100度左右使用，具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響，但低溫時(shí)變脆、不耐磨、易老化。適于制作一般機(jī)械零件，耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿有機(jī)溶劑對(duì)它幾乎不起作用，可用于食具。

PP塑料的應(yīng)用： 隨著人們生活水平不斷提高，必然帶來在文化、娛樂、食品、醫(yī)療、材料、居室裝飾等各個(gè)方面不同變化的要求與提高，市場(chǎng)中很多物品越來越多地使用透明材料。因此，開發(fā)透明PP專用料是一個(gè)很好的發(fā)展趨勢(shì)，尤其需要透明性高、流動(dòng)性好，成型快的PP專用料，以便設(shè)計(jì)加工成人們喜愛的PP制品。透明PP比普通PP、PVC、PET、PS更具特色，有更多優(yōu)點(diǎn)和開發(fā)前景。

長玻璃纖維（簡稱長玻纖）聚丙烯（ＰＰ）復(fù)合材料是一種熱塑性復(fù)合材料，這種材料可以熱成型，并且成型的方法很多，在使用過程中可以承受很強(qiáng)的沖擊載荷，且材料的耐水性很好。由于這種材料的纖維長度大，使用過程中其強(qiáng)度會(huì)更高，允許使用的溫度也較高。熱塑性復(fù)合材料的連接方式可以分為機(jī)械連接、黏接和焊接。機(jī)械連接復(fù)合材料的孔周圍容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，高分子材料吸水后易造成緊固件松弛，高分子材料與鉚釘之間有可能發(fā)生接觸腐蝕并且還會(huì)額外增加重量。采用黏接時(shí)，黏接前需要表面處理，黏接劑受環(huán)境因素的影響會(huì)發(fā)生退化，黏接接頭對(duì)儲(chǔ)存環(huán)境比較敏感而且需要后續(xù)固化，黏接的生產(chǎn)效率也比較低。采用超聲波焊接熱塑性復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：焊接速度快，焊接強(qiáng)度高，密封性好；節(jié)約能源，成本低，清潔無污染且不會(huì)損傷工件；焊接過程穩(wěn)定，所有焊接參數(shù)均可通過軟件系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)故障很容易進(jìn)行排除和維護(hù)。

由于國內(nèi)熱塑性復(fù)合材料研究尚處于起步階段，對(duì)于長玻纖ＰＰ復(fù)合材料的焊接，目前最具有潛力的連接方式就是超聲波焊接。尤其是在可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和提高生產(chǎn)率方面，這種連接方式極具優(yōu)勢(shì)。因此，用超聲波焊接長玻纖ＰＰ復(fù)合材料將是對(duì)熱塑性復(fù)合材料焊接技術(shù)的一個(gè)有益探索。

PP超聲波焊接注意事項(xiàng)
 
只有焊接時(shí)間在一個(gè)合理的區(qū)間內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)有效連接，當(dāng)焊接時(shí)間過短時(shí)，ＰＰ基體未融化或融化不完全導(dǎo)致焊接失??；當(dāng)焊接時(shí)間過長時(shí)，ＰＰ基體受熱分解，并在壓力作用下溢出，導(dǎo)致焊接失敗。

隨著焊接時(shí)間的增加，焊接接頭的剪力呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。隨著焊接時(shí)間增加，接頭熔合區(qū)域比例增加，接頭中未熔合區(qū)域表面平整。接頭的剪切失效形式一般為熔合區(qū)域ＰＰ基體發(fā)生撕裂，在較優(yōu)的焊接參數(shù)下失效形式為PP基體脫黏占主導(dǎo)同時(shí)伴隨纖維斷裂，使得強(qiáng)度較高。