1、選擇正確的焊接工藝 面對多種焊接工藝，根據預算選擇最適于設備的工藝尤為重要。本文將對六種主要工藝進行比較。雖然快速接頭和壓接是成本最低的方法，但是它們通常不夠耐久，并且可靠性較低。此時，塑料焊接往往是最佳選擇。面對著眾多可以選擇的連接方式時，許多設計者面臨著另一個選擇：要么在短時間內學習大量的專業知識，要么采用已經熟悉的工藝。然而第二種選擇常常導致設備采用了次佳的工藝進行裝配。通過理解不同的方法并進行比較，然后確定最佳的方案是非常重要的。本文將列舉6種常見的塑焊方法，并介紹每種方法的優缺點，以幫助設計者理解和比較這些方法。 超聲焊接超聲焊接的材料必須要細薄或堅硬。超聲焊接工藝的優點恰好符合醫療

2、設備裝配的要求，因而此工藝被廣泛應用于醫療設備的焊接。由于循環周期短，超聲焊接通常成本較少。此外，同其它工藝相比，超聲焊接的設備和工具成本也相對較低。超聲焊接一般會產生閃光和微粒，但是閃光通常可以控制，而微粒的數量通常很少，因此適合潔凈室操作。該工藝相對容易實現自動化。它是一種常用的方法，通常為設計者所熟知。超聲焊接工藝的控制復雜程度較高，如果工藝輸入保持一致的話，生產質量相當可靠。然而，超聲焊接受到工具設計中聲學局限的約束，對于部件的構造和外形具有一定的限制。聲音在材料中的傳輸是非常重要的，通常要求接口近似平面，從而使聲音傳輸到接口上任意點的距離相等。除非截面非常薄，否則一般要求材料相對比較

3、堅硬。本方法更為不便的局限是在加工過程中會導致元件振動。對一些材料，如未加固的半晶體材料，進行加工時尤為困難。部件必須能夠經受住振動，而超聲還可能會對這些材料的性質造成破壞。熱鉚合是一項易于實現自動化的工藝。熱鉚合、型鍛和插入工藝不會產生微粒，也不會造成組件振動。該工藝非常容易實現自動化，工具和資金的投入也相對較低。熱鉚合和插入能夠同時在多個平面和點位上進行，對于工具設計無聲學局限限制，工藝過程簡單，發生問題時比較容易解決。然而對于一些熔融溫度范圍較窄的材料，建議不要采用本工藝，置于加熱環境可能會影響一些裝配部件。由于熔融溫度范圍較窄，容易將材料燒焦或使材料變得非常松軟。當采用特殊技術時，該工

4、藝能夠從多個方向進行。用此工藝對缺乏剛性或高結晶性材料進行加工也比較困難。該工藝需要消耗加熱器和熱電偶，加熱器燒壞檢測費用可能比較昂貴。在工藝中采用空氣冷卻可能在一些凈室中無法接受。本方法同超聲焊接相比更長的循環時間可能也是一個缺點，許多醫療設備生產商不喜歡該工藝的開環特征。采用此工藝對加筋材料填充物進行加工會尤為困難。旋轉熔接旋轉熔接確保工藝控制，工藝過程可清楚預見 。旋轉熔接是一種快速簡便的工藝，用于生產密封性接口。與前面介紹的兩種方法相同，此工藝也較容易實現自動化，工具和資金投入較低。在工藝輸入保持一致時，重復性高。現代化的旋轉熔接工藝比較復雜，并且增加了工藝的靈活性。該工藝會產生閃光，

5、但是通常可以控制（比超聲焊接多）。該工藝易于理解，比較直觀，易于排錯。旋轉熔接工藝不需要消耗品，周期短，能夠形成密封性接口。復雜的設備能夠確保工藝控制，工藝過程可清楚預見。旋轉熔接的最大限制是接口必須為圓形，對于小部件需要較高轉速（每分鐘超過10,000轉），如果旋轉部件非常不勻稱的話，則必須解決平衡問題。該方法要求伺服馬達具有較大的斷裂力矩。采用本工藝生產醫療設備的一個最大問題在于過程中產生的大量微粒。旋轉熔接可能對于塑料中熔融指數和熔融溫度的差異比較敏感。除此之外，對加筋材料，如含有25到30%玻璃的材料，很難進行加工。在這些情況下，最好考慮其他工藝，例如超聲和振動焊接。本工藝也很難對潤滑

6、度高的材料進行加工，因為它需要依賴高度的磨擦力。熱板焊接熱板焊接是加工具有不同熔融指數和溫度材料的最佳工藝。熱板焊接能夠用于幾乎任何尺寸和幾何形狀的部件加工，在裝配過程中不會產生微粒或帶來振動。其工具和資金投入通常高于前面介紹的小型機械工藝，但是低于其他大型機械工藝。不使用消耗材料，系統成本為振動焊接的一半。熱板焊接可能是軟性或易彎曲材料的唯一選擇。本工藝適合加工軟性合成橡膠，例如注射器球等。本工藝簡單、穩定，相對而言能輕易為大多數材料加工密封接口，并且在出現問題時非常容易解決，是對付材料熔融溫度和熔融指數存在差異的最佳工藝，同時也是處理高潤滑材料如PTFE的最佳選擇，該工藝能夠處理在多個方向

7、上的接口彎曲。熱板焊接是本文討論的方法中循環周期最長的工藝，不宜用于較窄熔融溫度范圍材料的焊接。本工藝基本上是開環的。置于加熱環境可能會影響一些裝配部件，并且工藝中會產生閃光（可以捕捉）。燒焦的材料可能會被帶入接口，這可能會影響液體存儲器應用中的加工。一般的高溫材料，特別是高溫半晶體材料，因為不能使用抗粘合涂層，非常難以加工。此外這些材料具有明顯的熔點，重新固化材料的外皮很難斷開。因為熔融的塑料可能粘在熱板上，加筋材料也難以加工。對于這些材料，振動焊接是一項很好的選擇。加熱器和熱電偶是本工藝的消耗品，并且能量的消耗很高。加熱器燒壞檢測會增加額外的費用，通常當一個熱電偶燒壞時，會給另一個加熱器增

8、加額外的負擔，因此燒壞檢測非常必要。該工藝還可能在凈室釋放熱量和煙。熱板維修會將燃燒微粒帶入焊接接口，塑料也可能會粘在熱板上。不幸的是目前還沒有涂層能夠解決這一問題。振動焊接適用于加工大型或彎曲部件，但是不可用于高潤滑材料。振動焊接通常被視為大型部件的加工工藝，但是它也可被用于較小部件的加工，特別當每個機械周期加工超過一個部件時。即使材料熔融溫度范圍較窄，因為采用大量的熱量，也相對容易實現接口密封。該工藝無消耗品，特別適合高溫材料和通常難以加工的半晶體材料，有筋或無筋都可。對大型機械工藝來說，振動焊接的循環周期可算是較短的，工藝本身對于樹脂化學組成的變化不敏感。振動焊接能夠處理橫振動方向相當大

9、的彎曲。該工藝采用巨大的合模力，能夠輕易地解決翹曲的部件，是焊接大型部件的最佳工藝之一。對于大多數部件而言，本工藝簡單、穩定。振動焊接總會產生微粒和閃光，雖然閃光可以被捕捉到。一些裝配部件可能無法經受住振動。而常常需要的接合凸緣則是式樣問題。該工藝不能用于加工長的、無支持的圍壁，如多復室容器，特別在橫振動方向。本工藝不適合高潤滑度的材料如PTFE，除非橫截面很薄，部件必須具有一定的鋼性（盡管織物和過濾應用通常可行）。本工藝不適合合成橡膠材料。許多振動焊機采用液壓單元，可能無法在凈室內使用，盡管能夠用氣動升降臺建立中小型機械。資金投入（約十萬美元）和工具成本（至少12,000到15,000美元）

10、較高。盡管一般噪音限制在80分貝內，振動焊機可能仍是生產車間中噪音最大的機械。在醫療設備生產中使用振動焊接不多見，可能是因為設計者并沒有想到將它納入考慮。激光焊接激光焊接可用于帶有填充劑和添加劑的材料，因為它對于樹脂化學組成的變化不敏感。激光焊接不產生振動和微粒，在大多數情況下無閃光和噪音。某些連接設計和機械概念讓設計者在設計部件結構中有相當大的自由度。這是一種高精密度的工藝，可以適用于從很小到很大的部件。取決于連接設計的策略，激光焊接可能是本文介紹的工藝中最具有可修復性的工藝。本工藝可以加工彎曲部件，對于樹脂化學組成和添加劑的變化相對不敏感。然而樹脂化學組成和添加劑能夠顯著影響將焊接能量輸送

11、到焊接區域的能力。例如有些顏料和填充物如云母完全不透光。此外不同的天然樹脂如POM和PTFA（PFA流動）對于光的散射也盡不相同。通過較厚部位的焊接需要大量的激光能量，從而可能增加成本。本工藝可以實現精細的工藝控制。復雜系統可以具有高度編程功能，并能夠采用固定識別來使經濟批量的尺寸非常接近于某一部件。本工藝基本上不受部件尺寸條件的約束。激光焊接仍然需要相對較高的資金投入，雖然在一些情況下可能少于其他大型機械工藝。伴隨著高資金投入的是快速的循環周期。該工藝對于部件的裝備敏感，特殊顏料和吸附劑的成本在一些應用中需要加以考慮。此外一些材料需要在加工過程中使用保護氣。激光焊接機通常是根據需要建造的，很少有標準的商業化模型存在。對于光學和激光部件的維護最好交給專業人員去完成，本工藝需要一些消耗品。結論許多醫療設備的制造不需要消耗粘合劑和緊固件，當需要可靠連接時，塑焊常常是最佳的解決方案（即使快速接頭和壓接是代價最低的方法）。要決定特定應用的最佳解決方案，關鍵在于理解不同的焊接方法。上述介紹的