塑料热板焊接 VS 红外焊接

热板焊接和红外焊接属于塑料焊接的两种不同工艺。在热板焊接中，加热板与零件接触；而在红外焊接中，红外热源则不与零件接触。

两种塑料焊接技术最近都获得了巨大的发展，并且越来越受欢迎。通过伺服驱动，对模具位置、速度、力和加速度实现了精确控制，同时加强了过程控制和数据采集功能。此外，设备型号多样化，为工程师提供更多的选择。

红外焊接采用非接触加热方式，解决了热板焊接的一项重大挑战，即避免塑料或者玻纤粘附到加热板表面。当然，两种焊接工艺有各自的优缺点。

两种工艺通常用于需要高强度或者高密封性的产品，适合焊接大型、具有复杂几何形状的零件，尤其是腔体产品，例如水箱等。

对于塑料焊接，有三种加热方式：传导、对流和辐射。热板焊接主要是热传导方式，而红外焊接主要是热辐射方式。

热板焊接过程包含三个关键步骤：(1)熔化阶段；(2)打开阶段：(3)密封阶段。

操作顺序如下：

1. 操作员（或自动化机械）将要焊接的上下零件分别装入上下模具。

2. 焊接循环开始，加热板移动到上下模具之间，然后上下模具移动靠近加热板，此时上下零件的焊接筋与加热板接触，塑料开始熔化。（熔化阶段）

3. 达到熔化结束条件后，上下模具退回，加热板缩回。（打开阶段）

4. 上下模具压紧，此时上下零件焊接筋相互接触和挤压，以实现焊接。（密封阶段）

5. 当塑料冷却凝固后，上下模具打开，取出焊接完成的组件。

红外焊接与热板焊接过程基本一致，差异在于熔化阶段，红外热源与零件无接触。

采用热传导方式对焊接筋进行加热。热量从加热板出来，通过接触直接传导到焊接筋。从零件表面开始，并逐渐传导到焊接筋更深的位置。

在熔化阶段，要优化加热时间，产生足够的热量，获得最佳的材料软化深度。在密封阶段，要优化塌陷距离和压力，以获得最佳的焊接强度和密封性能。

该塌陷深度称为热影响区（HAZ），实际上可以在高倍放大镜下测量。如果热影响区太小，则意味着焊缝处挤出了过多的熔融材料，上下零件的冷态区域进行了连接，会导致焊接强度弱和密封性能差。如果热影响区太大，则在密封阶段施加的压力可能不足，导致焊接强度不足。

采用红外热辐射对焊接筋进行加热。红外热源发出的能量光波，在焊接筋表面被吸收。表面吸收的热量通过热传导进入焊接筋更深的位置。

红外焊接过程中一个重要参数是加热速率。热塑性材料在加热时熔化并流动。如果加热太快，材料则会降解，发生燃烧或炭化的危险。许多塑料红外焊接时，塑料表面吸收红外热量迅速，但是内部热量传导却较慢，容易导致塑料表面过热降解。红外焊接与热板焊接一样，必须保证焊接筋有足够的材料软化深度，才能获得可靠的焊接性能。

材料吸收红外辐射的速率与三个特性有关：吸收率，透射率和反射率。这些特性受材料类型、颜色，填料和其它因素的影响。另外，红外灯管辐射的能力（波长和功率），也影响热辐射传递的效率和加热速率。

红外光波到达塑料表面的能量密度也会影响加热速率。该能量密度与两个因素有关：(1) 红外热源与加热表面的距离；(2) 红外能量聚焦方式。

简而言之，有许多因素影响塑料吸收红外的速度，关键是控制该速度避免材料过热降解。

例如，具有高玻纤含量的黑色不透明材料，表面吸收红外速度很快，但是材料内热传导速度不快，因此容易导致外表面过热。白色不含玻纤的材料，材料内热传导速度大于表面红外吸收速度，因此无表面过热风险。不过，其整个焊接时间会更长。

热板焊接和红外焊接之间另一个区别，是在加热阶段焊筋是否有塌陷位移。

在热板焊接的熔化阶段，因为上下零件的焊筋与加热板之间接触，所以上下模具和热板压紧时，焊筋有一定的塌陷位移。这个位移对焊接是一件好事：对上下焊筋表面进行精确整形，促使上下件焊筋更接近设计形状且相互匹配。避免零件变形对焊接均匀性的影响。

因为上下焊筋表面彼此均匀贴合，所以在密封阶段施加焊接压力时，整圈焊筋上压力分布均匀。均布的焊接压力对产生高强度、高密封性的焊缝至关重要。