一件塑料成品可能由多種材料或部件制成，要將各部件結(jié)合起來，可使用機械固定件、粘合劑及焊接工藝。在這三種接合方式中，機械固定件可快速將兩種部件連接，但接縫的防漏功能較差，局部應(yīng)力也會容易使聚合物材料之間脫離；粘合劑可形成防漏功能優(yōu)良的接縫，可是其處理難度較大，固化速度慢。同時，采用粘合劑粘合時，接縫準備程序和表面清潔度要求較高；而焊接工藝的效果最佳，可產(chǎn)生粘合穩(wěn)固的接縫，其力學性能接近于母體材料，且焊接形式多樣，可根據(jù)不同材料、尺寸和用途而使用不同的焊接工藝。
所謂塑料部件的焊接，就是采用加熱的方式使兩個熱塑性塑料部件的表面同時熔融，在外力的作用下使兩個部件結(jié)合為一體。塑料焊接工藝可分為兩類：一是機械移動式焊接工藝，包括超聲波焊接、摩擦焊接和振動焊接；二是外部加熱式焊接工藝，包括熱板焊接、熱氣焊接和植入焊接。根據(jù)加熱方式的不同，還可以分為加熱工具焊接、感應(yīng)焊接、超聲波焊接、高頻焊接、熱板焊接、激光焊接、振動摩擦焊接、紅外線焊接、熱樁焊接以及熱風焊接等。
在現(xiàn)代車輛的外裝飾件、內(nèi)裝飾件、功能件與結(jié)構(gòu)件上，到處可以看到塑料制件的影子。由塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬材料，達到了十分突出的減重效果，這對于節(jié)約能源、降低溫室氣體排放都具有重要的意義。
如汽車塑料進氣歧管替代金屬可減輕40%~60%的質(zhì)量，且表面光清、流動阻力小，可提高發(fā)動機性能，并在提高燃燒效率、降低油耗和減振降噪方面都可起到一定的作用。據(jù)統(tǒng)計，汽車用塑料品種目前已達幾十種，包括聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、ABS、尼龍和熱固性復合材料等。平均每輛汽車塑料用量已占汽車自重的5%~10%，輕量化、安全性和裝飾性的要求也帶動了塑料焊接技術(shù)在汽車領(lǐng)域的發(fā)展。
目前，塑料焊接技術(shù)已被成功地運用于汽車保險杠、儀表板和儀表盤、剎車燈、安全氣囊、汽車工具箱、汽車門板以及其他與發(fā)動機有關(guān)的零部件制造工業(yè)中。隨著許多傳統(tǒng)使用金屬的零部件開始用塑料代替，如進氣歧管、儀表指針、散熱器加固、油箱和過濾器等，塑料焊接領(lǐng)域的新技術(shù)應(yīng)用及技術(shù)研究得到了非常好的發(fā)展機遇，低能耗、高效率、無毒且無污染的焊接設(shè)備將成為今后汽車焊接線上的技術(shù)進步趨勢。
紅外線焊接
在上述焊接工藝中，紅外線焊接技能以其特有的優(yōu)勢而越來越受到市場的青睞，其一大長處是采用非接觸式的加熱方法對塑料工件進行加熱。兩個待焊接的零件表面在紅外線的映照下可疾速凝聚，經(jīng)壓合冷卻后即粘接在一起，并可獲得極高的焊接強度。這就意味著即使是復雜的三維待焊接面也可以被塑化，相應(yīng)地，很多采用其他焊接工藝不能完成的設(shè)計方案在此就可以被隨意地完成。因此，紅外線焊接技能特別適合用于復雜曲面的零件以及大型結(jié)構(gòu)性塑料零件。經(jīng)紅外線焊接后的兩個部件，它們之間的接合強度遠比采用其他焊接工藝的強度要高。部件間的焊縫可抵達100%的氣密性，因而不會有漏風或漏液體的現(xiàn)象發(fā)生。與汽車行業(yè)中常常采用的振動摩擦焊接相比，經(jīng)紅外線焊接的部件不會在焊縫處出現(xiàn)焊渣或飛邊，因此極其適用于大型汽車零部件，如儀表板、中控臺和門護板等，以及一些復雜曲面的小型部件，如過濾器、排風系統(tǒng)元件和剎車油盤等部件的焊接。作為一家具有多種焊接技能的制造商，德國FRIMO公司供應(yīng)的紅外線焊接設(shè)備是一種基于短波紅外線的發(fā)生器，其特征是啟動和封閉都非?？焖?。
在疾速移動到待加熱的塑料零件表面后，僅需短短的數(shù)十秒鐘，即可將工件的表面按設(shè)定的深度極速塑化。
熱風焊接
所謂塑料部件的熱風焊接，是利用壓縮空氣或惰性氣體經(jīng)過焊接中的加熱器加熱到焊接塑料所需溫度的熱氣流（典型的溫度為200℃~300℃，流速達15~60L/min），同時對焊條和焊件加熱，當材料表面軟化達到黏稠狀態(tài)時，焊條連續(xù)壓進到焊縫中。焊條材料完全與母材成份相同，通常是圓形的（直徑約3mm），焊接厚板時采用多焊道焊接。圓形焊條的一個缺點是，在多焊道過程中空氣泡容易截留在焊縫中，造成強度降低，這個問題可以通過采用三角形截面焊條解決。可用熱風焊接的典型材料包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、有機玻璃、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯乙烯、尼龍和ABS等。該方法的主要優(yōu)點是適應(yīng)性強，可用簡單的便攜式設(shè)備加工大型、復雜的零部件，適用于不規(guī)則結(jié)構(gòu)。但此法速度慢，焊接質(zhì)量在很大程度上依賴于操作者的技能，故很少用于批量生產(chǎn)，通常用于修理操作。
熱風焊接由供氣系統(tǒng)、焊調(diào)壓變壓器及其他附屬設(shè)備組成，所用的氣體隨焊件的種類而異，如對PVC用空氣，對易氧化的聚乙烯、聚丙烯等最好用氮氣或一氧化碳。熱風焊接的焊縫強度主要取決于焊件和焊條的塑料種類、焊縫結(jié)構(gòu)、待加工面的機械加工質(zhì)量和焊接技術(shù)。
通常，焊條的化學組成與焊件相同，但也可用主要成份相似的焊條。對圓桿狀焊條來說，其直徑大則焊縫被加熱的次數(shù)減小，焊縫強度高。但如果焊條直徑超過5mm，則其外表和內(nèi)部受熱不均，可能會產(chǎn)生裂縫，通常要求焊條直徑應(yīng)不大于3.5mm。圓形焊條有單焊條和雙焊條之分，后者為雙條并聯(lián)、中間有槽的焊條，與單焊條相比，它具有受熱面積大而均勻延伸率低、焊接強度可提高60%~70%、焊縫小且美觀等特點。
在焊接過程中，熱風溫度是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。溫度過高易引起塑料降解或產(chǎn)生氣泡而影響強度，反之則熔合不良。在實際操作中不要求塑料焊條熔融和流動，只需要達到軟化至黏稠狀態(tài)即可獲得良好的接合效果。焊接時，首先將焊條放在接口處，焊噴嘴朝著接口并和焊條保持一定的距離，在擺動焊的情況下，使噴出的熱氣流對待焊的兩個表面和焊條作均勻的加熱。當待焊的兩個表面和焊條已軟化時，就使焊條在適當?shù)膲毫ο虏⑴c焊面保持一定的角度，沿焊接的方向作等速的前進。
擠出焊接是熱風焊接的一種，其熱風用于預(yù)熱焊件，焊條的加熱熔化是使用一個微型的手持式擠出機，它將焊條擠入料筒使其熔融，再擠出到焊接表面。由于焊接表面已經(jīng)預(yù)熱黏稠，在PVDF焊靴模嘴的壓力作用下，擠出的焊料焊接在塑件上，再經(jīng)冷卻變硬使得焊接部件結(jié)合為一體。
振動摩擦焊接
振動摩擦焊接也稱為線性摩擦焊接，兩個熱塑性部件在適當?shù)膲毫?、頻率和振幅下相互摩擦，直到產(chǎn)生足夠的熱量使聚合物熔融為止。振動停止后，部件彼此對齊，熔化的聚合物固化后便完成焊接，且固化后的接口強度與塑料的本體強度相當。
振動摩擦焊接類似于旋轉(zhuǎn)焊接，區(qū)別在于運動為直線運動而非旋轉(zhuǎn)運動。這一焊接法十分快速，振動頻率一般為100~240Hz，振幅為1~5mm。此焊接工藝的主要優(yōu)點在于能高速焊接大型復雜線性部件，以及能同時焊接多個部件，所用焊接工具簡單，幾乎能焊接所有熱塑性材料，包括無定形樹脂如ABS、PC、PVC、PMMA及PES，半結(jié)晶樹脂如HDPE、PA、PP和TPO?？珊附拥牟考ㄗ⑺懿考?、擠塑部件、吹塑部件、熱成型部件、發(fā)泡部件和沖壓部件，主要應(yīng)用于汽車和家用電器行業(yè)。
旋轉(zhuǎn)摩擦焊接是通過工件的相對高速旋轉(zhuǎn)摩擦，將機械能轉(zhuǎn)換成熱能，使被焊接工件的接觸面摩擦升溫而熔化后再加壓，從而焊接在一起。該工藝不受工件尺寸和材料的限制，并且焊接強度比其他塑料焊接工藝更高，幾乎接近塑料的本體強度，適用于壁厚大、連接強度要求高的回轉(zhuǎn)體工件的焊接，如進氣歧管等。
熱板熱熔焊接
熱板熱熔焊接是利用表面熱傳導方式，使被焊接塑料工件表面熔化的熱塑性焊接工藝。對于塑料接合來說，熱板焊接是最簡單的批量生產(chǎn)技術(shù)。高溫熱板夾于待接縫的部件表面之間，直到表面軟化為止。此時，將熱板抽出，兩表面在受控壓力之下貼合，保持一段特定的時間后熔合在一起。然后，冷卻熔融表面從而完成焊接。
熱板焊接的焊接工具或加熱組件配有內(nèi)置電熱器，以避免塑料粘連于焊接工具上。根據(jù)待焊接材料的厚度和類型，焊接溫度一般介于180℃~230℃之間。這種焊接方法常用于焊接供氣、供水、排水塑料管和化工行業(yè)所用塑料管的端頭，以及將加油管和接頭焊接于汽車用吹塑油箱上。熱板熱熔焊接不受零件材料和尺寸的限制，且焊接密封性好，適用于超聲波焊接難熔的塑料件和大尺寸異形工件焊接，如安全氣囊、儀表盤、遮陽板、車載飲水機、尾燈、膨脹水箱和剎車油杯等。許多日常用品也采用這一焊接工藝，例如吸塵器外殼，洗衣機和洗碗機部件、制動液油箱、汽車后燈和指示燈等汽車部件。熱板焊接法的弊端在于焊接速度較慢，小型件的焊接時間一般為10~20s，大型管的焊接時間則長達30min。
熱板焊接設(shè)備可控制熱板焊接模具橫向或縱向移動，傳動系統(tǒng)采用氣動、液壓驅(qū)動或伺服電動機推動。熱板焊接技術(shù)的優(yōu)點是可應(yīng)用于大小不同的工件，無面積限制，適用于任何焊接面，允許塑料余量補償，焊接強度有保證，還可根據(jù)各種材料的需要來調(diào)整焊接程序（如調(diào)整焊接溫度、焊接時間、冷卻時間、輸入氣壓、熔接溫度及轉(zhuǎn)接時間等），在焊接過程中設(shè)備能保持良好的穩(wěn)定性、一致的焊接效果及工件加工后高度的準確性。
超聲波焊接
超聲波焊接的原理是通過超聲波發(fā)生器將50/60Hz的電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40kHz的電能，被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機械運動，隨后機械運動通過一套可以改變振幅的調(diào)幅器裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，振動能量被通過摩擦方式轉(zhuǎn)換成熱能將塑料熔化，從而達到焊接的目的。超聲波不僅可以被用來焊接硬熱塑性塑料，還可加工織物和薄膜。
超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器、換能器/調(diào)幅器/焊頭三聯(lián)組、模具和機架。超聲波焊接可處理各種熱塑性部件，在焊接時，既不需要添加任何粘接劑、填料或溶劑，也不消耗大量熱源，具有操作簡便、焊接速度快、焊接強度高和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。因此，該技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，絕大部分的超聲波焊接可以在0.25~0.5s內(nèi)完成。超聲波焊接適用于焊接面積較小、結(jié)構(gòu)規(guī)則和熱塑性的塑料件，如車窗馬達、內(nèi)置音響、腳墊、門板、離合拔叉、備胎箱、保險杠、濾清器和前擋板等汽車部件。
激光焊接
激光焊接塑料的基本原理是，兩種塑料在低壓力下被夾緊在一起，近紅外線激光NIR（波長810~1064nm）透射過一個制品，然后被另外一個制品吸收，吸收激光能量的制品將光能轉(zhuǎn)化為熱能，在兩種塑料的接觸面熔化并形成一個焊接區(qū)。一般來說，激光束固定，塑料工件置于受程序控制的多維可移動的工作臺上，激光束便沿著焊縫處快速掃描從而達到焊接的目的。如通過掩膜照射，激光束僅加熱制品上沒有被掩膜遮住的部分，可以快速焊接復雜的焊縫。
激光焊接技術(shù)主要有以下幾方面的優(yōu)點：能生成精密、牢固和密封（不透氣和不漏水）的焊縫，樹脂降解少、產(chǎn)生的碎屑少；易于控制，具有良好的適應(yīng)性，可焊接尺寸小或外形結(jié)構(gòu)復雜的工件；極大地減小了制品的振動應(yīng)力和熱應(yīng)力；能夠?qū)⒃S多種類不同的材料焊接在一起。這種焊接方法能夠形成超過原材料強度的焊接縫，主要用于連接敏感性的塑料制品，例如線路板、有塑料零件的電子感應(yīng)器、復雜形狀的塑料制品及醫(yī)療塑料等要求嚴格密封及潔凈的制品。
目前，激光焊接技術(shù)在醫(yī)療器械制造業(yè)中得到了極其廣泛的使用，但在汽車等行業(yè)中的應(yīng)用還不是十分成熟。隨著技術(shù)的進步與發(fā)展，如今，已經(jīng)有多家公司開始相繼推出激光焊接設(shè)備，而新型的塑料和添加劑，也令彩色塑料制品的激光焊接成為了可能。塑料供應(yīng)商一直在不斷地改進其現(xiàn)有配方，以優(yōu)化塑料對激光的透射率或吸收率。這些因素均使得塑料制品的激光焊接工藝得到了迅速發(fā)展。事實上，在某些應(yīng)用中，相對于超聲波焊接、振動焊接和熱平板焊接等工藝，激光焊接更具有成本和性能方面的優(yōu)勢。
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