?振動(dòng)摩擦焊接機(jī)在焊縫冷卻固化階段（保壓冷卻階段）的核心目標(biāo)是讓熔化的塑料熔池在壓力作用下充分融合、穩(wěn)定定型，最終形成 “強(qiáng)度達(dá)標(biāo)、無(wú)缺陷、尺寸穩(wěn)定” 的焊縫。這一階段是決定焊接質(zhì)量（強(qiáng)度、密封性、外觀）的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需滿足 “壓力穩(wěn)定性、冷卻速率、保壓時(shí)長(zhǎng)、尺寸控制” 四大核心要求，具體如下：
一、保壓壓力需穩(wěn)定且適配，確保熔池充分融合
焊縫冷卻固化并非簡(jiǎn)單 “自然冷卻”，而是在持續(xù)穩(wěn)定的保壓壓力下完成 —— 壓力的作用是 “消除熔池內(nèi)氣泡、推動(dòng)塑料分子擴(kuò)散融合、防止冷卻收縮產(chǎn)生縫隙”，壓力不穩(wěn)定會(huì)直接導(dǎo)致焊縫疏松、強(qiáng)度不足。
核心要求：
壓力值適配工件特性
壓力需根據(jù)塑料材質(zhì)、工件厚度、焊縫面積設(shè)定：
軟質(zhì) / 低熔點(diǎn)塑料（如 PP、PE）：壓力宜?。?-3bar）—— 避免過(guò)度擠壓導(dǎo)致熔料溢出（形成飛邊）或工件變形；
硬質(zhì) / 高熔點(diǎn)塑料（如 PA、POM）：壓力需大（3-10bar）—— 確保熔池在冷卻前充分填充縫隙（尤其密封件，需完全消除微縫隙）；
大型 / 厚壁工件（如汽車水箱）：需分步加壓（先低壓讓熔料流動(dòng)，再高壓壓實(shí)）—— 避免一次性高壓導(dǎo)致工件錯(cuò)位。
案例：焊接汽車 ABS 材質(zhì)的儀表盤外殼（焊縫寬 5mm），保壓壓力設(shè) 4-5bar，既能確保熔料融合，又不會(huì)因壓力過(guò)大導(dǎo)致外殼變形。
壓力穩(wěn)定性誤差≤5%
保壓階段壓力波動(dòng)需控制在設(shè)定值的 ±5% 以內(nèi)（如設(shè)定 5bar，實(shí)際波動(dòng)范圍 4.75-5.25bar）—— 壓力突然下降會(huì)導(dǎo)致熔池內(nèi)產(chǎn)生氣泡（冷卻后形成空洞，降低強(qiáng)度）；壓力突然升高會(huì)導(dǎo)致熔料過(guò)度溢出（焊縫缺料）或工件開裂。
實(shí)現(xiàn)方式：通過(guò)伺服電缸（而非普通氣缸）控制壓力，搭配壓力傳感器實(shí)時(shí)反饋（精度可達(dá) ±0.1bar），確保壓力無(wú)脈沖波動(dòng)。
二、冷卻速率需可控，避免內(nèi)應(yīng)力與缺陷
熔化的塑料（熔池）在冷卻時(shí)會(huì)因溫度變化產(chǎn)生收縮，冷卻速率過(guò)快或過(guò)慢都會(huì)導(dǎo)致焊縫缺陷（如裂紋、變形、內(nèi)應(yīng)力），需根據(jù)塑料特性控制冷卻速度。
核心要求：
冷卻速率匹配塑料結(jié)晶特性
結(jié)晶型塑料（如 PP、PA）：冷卻需 “先快后慢”——
初期快速冷卻（通過(guò)風(fēng)冷或水冷）促進(jìn)晶體均勻生長(zhǎng)（避免粗大結(jié)晶導(dǎo)致脆性）；
后期緩慢冷卻（自然冷卻）減少內(nèi)外溫差（防止表面收縮過(guò)快產(chǎn)生裂紋）。
非結(jié)晶型塑料（如 ABS、PC）：冷卻需 “勻速緩慢”——
此類塑料無(wú)結(jié)晶過(guò)程，冷卻過(guò)快會(huì)導(dǎo)致表面與內(nèi)部收縮不一致（產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，后期易開裂），需通過(guò)控制環(huán)境溫度（如 25-30℃恒溫）實(shí)現(xiàn)勻速冷卻。
案例：焊接 PA66（結(jié)晶型）水箱時(shí)，冷卻初期用風(fēng)冷（風(fēng)速 3m/s）快速降溫至 180℃（熔點(diǎn)以下），隨后關(guān)閉風(fēng)冷自然冷卻至 80℃，可減少焊縫裂紋風(fēng)險(xiǎn)。
避免冷卻過(guò)程中 “溫度驟降”
禁止直接用冷水或低溫風(fēng)（＜10℃）沖擊高溫焊縫（如剛停止振動(dòng)時(shí)熔池溫度 200℃，突然接觸 5℃冷風(fēng)）—— 溫差過(guò)大會(huì)導(dǎo)致焊縫表面急劇收縮，內(nèi)部仍處于熔融狀態(tài)，形成 “表面裂紋” 或 “分層缺陷”（焊縫與母材剝離）。
控制方式：冷卻介質(zhì)（風(fēng)、水）溫度與熔池溫度差≤100℃（如熔池 200℃時(shí)，用 80-100℃熱風(fēng)預(yù)冷，再逐步降至常溫）。
三、保壓時(shí)長(zhǎng)需足夠，確保焊縫完全固化且尺寸穩(wěn)定
保壓時(shí)長(zhǎng)（從停止振動(dòng)到松開壓力的時(shí)間）需滿足 “熔池完全固化至‘可承受自身重量及后續(xù)加工力’”，時(shí)長(zhǎng)不足會(huì)導(dǎo)致焊縫未定型（受壓變形），時(shí)長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)則降低生產(chǎn)效率。
核心要求：
保壓時(shí)長(zhǎng)≥熔池完全固化時(shí)間
固化時(shí)間由塑料材質(zhì)、熔池厚度決定：
薄壁工件（熔池厚度＜1mm，如電子外殼）：保壓 1-3 秒（如 ABS 材質(zhì)，1.5 秒即可固化）；
厚壁工件（熔池厚度 3-5mm，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩）：保壓 5-10 秒（如 PA 材質(zhì)，需 8 秒確保中心完全固化）；
高粘度塑料（如 PC）：保壓時(shí)長(zhǎng)需延長(zhǎng) 20%-30%（粘度高，冷卻流動(dòng)慢，需更多時(shí)間定型）。
判斷標(biāo)準(zhǔn)：冷卻至塑料 “玻璃化溫度以下”（如 ABS 玻璃化溫度 90℃，需冷卻至 80℃以下再松壓）—— 此時(shí)塑料已硬化，不會(huì)因壓力解除而變形。
保壓過(guò)程中 “禁止外力干擾”
保壓時(shí)需固定工件（上下工裝無(wú)位移），避免振動(dòng)、碰撞（如車間設(shè)備震動(dòng)傳導(dǎo)至焊接機(jī)）—— 外力會(huì)導(dǎo)致未完全固化的熔池產(chǎn)生錯(cuò)位（形成 “虛焊”，焊縫強(qiáng)度下降 50% 以上）。
實(shí)現(xiàn)方式：工裝采用 “剛性?shī)A持”（如液壓夾具），焊接機(jī)底座加裝防震墊（減少外界震動(dòng)傳導(dǎo)）。
四、焊縫需無(wú)缺陷，確保強(qiáng)度與密封性
冷卻固化后焊縫需達(dá)到 “無(wú)氣泡、無(wú)縮孔、無(wú)飛邊、無(wú)裂紋” 的狀態(tài)，這是保證強(qiáng)度（抗拉伸、抗沖擊）和密封性（防液、防氣）的基礎(chǔ)。
核心要求：
無(wú)內(nèi)部缺陷（氣泡、縮孔）
氣泡 / 縮孔成因：熔池內(nèi)氣體未排出（振動(dòng)階段未充分排氣）、保壓壓力不足（無(wú)法壓實(shí)熔料）、冷卻過(guò)快（氣體被包裹在內(nèi)部）。
控制措施：
保壓初期適當(dāng)提高壓力（比正常保壓高 10%-20%），擠出熔池內(nèi)殘留氣體；
振動(dòng)停止前 1 秒降低振幅（減少新氣體卷入）；
對(duì)易產(chǎn)生氣泡的塑料（如含玻纖的 PA），保壓時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng) 20%（讓氣體有時(shí)間溢出）。
無(wú)表面缺陷（飛邊、裂紋、凹陷）
飛邊（熔料溢出焊縫）：因保壓壓力過(guò)高或熔池過(guò)量（振動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致熔料過(guò)多）—— 需降低壓力或縮短振動(dòng)時(shí)間（控制熔池量）；
裂紋：因冷卻速率過(guò)快（內(nèi)應(yīng)力過(guò)大）或壓力波動(dòng)（局部受力不均）—— 需優(yōu)化冷卻曲線或更換伺服加壓系統(tǒng)；
凹陷：因熔池量不足（振動(dòng)時(shí)間過(guò)短）或保壓后期壓力衰減 —— 需增加振動(dòng)生熱（確保熔料充足）或延長(zhǎng)保壓時(shí)間。
焊縫強(qiáng)度與母材匹配
拉伸強(qiáng)度需達(dá)到母材的 80% 以上（如 PP 母材拉伸強(qiáng)度 30MPa，焊縫需≥24MPa）；
破壞性測(cè)試（如彎折、沖擊）時(shí)，斷裂位置應(yīng)在母材而非焊縫（證明焊縫融合充分）。
五、尺寸穩(wěn)定性：確保工件焊接后無(wú)變形
冷卻固化過(guò)程中，塑料收縮會(huì)導(dǎo)致工件整體尺寸變化（如平面度偏差、孔徑變大），尤其對(duì)精密工件（如醫(yī)療器械外殼、電子元件支架），尺寸誤差需控制在 0.1mm 以內(nèi)。
核心要求：
收縮量可控且均勻
收縮量由塑料收縮率（如 PP 收縮率 1.5%-2.5%，ABS 0.5%-1.5%）和焊縫長(zhǎng)度決定，需通過(guò) “預(yù)補(bǔ)償設(shè)計(jì)” 抵消：
工裝設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留收縮量（如目標(biāo)尺寸 100mm，工裝尺寸設(shè) 100.5mm，抵消 0.5% 收縮）；
保壓時(shí)采用 “多點(diǎn)均勻加壓”（如大型平板工件用 4 個(gè)對(duì)稱壓力點(diǎn)），避免局部收縮不均（防止翹曲）。
平面度 / 垂直度誤差≤0.1mm/100mm
對(duì)精密工件（如汽車傳感器外殼），焊接后平面度需控制在 0.1mm/100mm 以內(nèi)（否則影響后續(xù)裝配）。
實(shí)現(xiàn)方式：
工裝采用 “恒溫設(shè)計(jì)”（避免工裝自身熱脹冷縮影響定位）；
冷卻階段保持工裝夾持狀態(tài)（直至工件溫度降至 50℃以下，完全定型）。