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長玻纖PP復合材料的超聲波焊接工藝

2021-05-06 16:59
PP塑料的特點： 無毒、無味，密度小，強度、剛度、硬度耐熱性均優于低壓聚乙烯，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，但低溫時變脆、不耐磨、易老化。適于制作一般機械零件，耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿有機溶劑對它幾乎不起作用，可用于食具。

PP塑料的應用： 隨著人們生活水平不斷提高，必然帶來在文化、娛樂、食品、醫療、材料、居室裝飾等各個方面不同變化的要求與提高，市場中很多物品越來越多地使用透明材料。因此，開發透明PP專用料是一個很好的發展趨勢，尤其需要透明性高、流動性好，成型快的PP專用料，以便設計加工成人們喜愛的PP制品。透明PP比普通PP、PVC、PET、PS更具特色，有更多優點和開發前景。

長玻璃纖維（簡稱長玻纖）聚丙烯（ＰＰ）復合材料是一種熱塑性復合材料，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，使用過程中其強度會更高，允許使用的溫度也較高。熱塑性復合材料的連接方式可以分為機械連接、黏接和焊接。機械連接復合材料的孔周圍容易產生應力集中，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生接觸腐蝕并且還會額外增加重量。采用黏接時，黏接前需要表面處理，黏接劑受環境因素的影響會發生退化，黏接接頭對儲存環境比較敏感而且需要后續固化，黏接的生產效率也比較低。采用超聲波焊接熱塑性復合材料具有以下優點：焊接速度快，焊接強度高，密封性好；節約能源，成本低，清潔無污染且不會損傷工件；焊接過程穩定，所有焊接參數均可通過軟件系統進行跟蹤監控，一旦發現故障很容易進行排除和維護。

由于國內熱塑性復合材料研究尚處于起步階段，對于長玻纖ＰＰ復合材料的焊接，目前最具有潛力的連接方式就是超聲波焊接。尤其是在可實現自動控制和提高生產率方面，這種連接方式極具優勢。因此，用超聲波焊接長玻纖ＰＰ復合材料將是對熱塑性復合材料焊接技術的一個有益探索。

PP超聲波焊接注意事項
 
只有焊接時間在一個合理的區間內才能實現有效連接，當焊接時間過短時，ＰＰ基體未融化或融化不完全導致焊接失敗；當焊接時間過長時，ＰＰ基體受熱分解，并在壓力作用下溢出，導致焊接失敗。

隨著焊接時間的增加，焊接接頭的剪力呈現先上升后下降趨勢。隨著焊接時間增加，接頭熔合區域比例增加，接頭中未熔合區域表面平整。接頭的剪切失效形式一般為熔合區域ＰＰ基體發生撕裂，在較優的焊接參數下失效形式為PP基體脫黏占主導同時伴隨纖維斷裂，使得強度較高。

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