玻璃纤维增强尼龙6振动摩擦焊接强度的影响因素
工 程 塑 料 应 用
ENGINEERING PLASTICS APPLICATION
第44卷，第12期2016年12月
V ol.44，No.12Dec. 2016
48
doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2016.12.009
玻璃纤维增强尼龙6振动摩擦焊接强度的影响因素
周华龙，张永，王丰，易新，郑一泉，丁超
(上海金发科技发展有限公司，上海 201714)
摘要：研究了玻璃纤维含量、苯胺黑色母含量、树脂相对黏度、焊接工艺(深度、振幅、压力)等因素对玻璃纤维增强尼龙6 (PA6)焊接强度的影响。结果表明，玻璃纤维含量为30%的玻璃纤维增强PA6具有最大的焊接强度，为58.0 MPa ；通过差示扫描量热分析发现，加入3％的苯胺黑色母能使玻璃纤维增强PA6的结晶温度从191.8℃降至173.7℃，但对焊接强度影响较小；随着树脂相对黏度从2.0提高到3.4，玻璃纤维增强PA6的结晶度从27.1%下降至16.2%，焊接强度略有提升；焊接工艺参数对玻璃纤维增强PA6的焊接强度影响较大的是振幅与焊接压力，振幅为0.4 mm 时，焊接不充分，焊接强度仅为38.8 MPa ，振幅为0.7 mm 时，能充分焊接，焊接强度增至55.5 MPa ，随着焊接压力从3.5 MPa 提升到9.0 MPa ，焊接强度从56.3 MPa 下降至43.3 MPa 。
关键词：尼龙6；焊接强度；玻璃纤维；苯胺黑色母；黏度；焊接工艺
中图分类号：TQ323.6 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2016)12-0048-05
Influence Factors of Vibration Friction Welding Strength of Glass Fiber Reinforced PA6
Zhou Hualong ， Zhang Yong ， Wang Feng ， Yi Xin ， Zheng Yiquan ， Ding Chao
(Shanghai Kingfa Science and Technology Development Co.， Ltd.， Shanghai 201714， China)
Abstract ：The in ?uence of glass ?ber content ，nigrosine content ，resin relative viscosity and welding process ，such as depth ，amplitude ，pressure ，etc. on vibration friction welding strength of glass ?ber reinforced nylon 6 (PA6) were studied. The results show that a maximum welding strength of 58.0 MPa when the glass ?ber content is 30%. Adding 3% nigrosine reduces the crystallization temperature of glass ?ber reinforced PA6 signi ?cantly ，from 191.8℃to 173.7℃，but it has little in ?uence on the welding strength. With the increase of the viscosity of PA6 from 2.0 to 3.4，the crystallinity decreases from 27.1% to 16.2% while the weld strength increases slightly. The amplitude and welding pressure have notable impact on the welding strength. The welding strength is only 38.8 MPa while the amplitude is 0.4 mm ，then welding strength increases to 55.5 MPa when the amplitude is 0.7 mm. As the weld-ing pressure increases from 3.5 MPa to 9.0 MPa ，the welding strength decreases from 56.3 MPa to 43.3 MPa.
Keywords ：nylon 6；welding strength ；glass ?ber ；nigrosine ；viscosity ；welding process
尼龙6 (PA6)是一种半结晶性高分子材料，因其具有力学强度高、耐磨性好、自润滑优良、耐油性和化学稳定性好、电气性能良好、易于成型加工等优良的综合性能，被广泛应用于电子电气、汽车、机械等领域[1]。由于加工工艺、
注塑等方面的原因，很多结构相对复杂的PA6产品不能一次加工成型，常常需要通过焊接的方法把多个零部件连接到一起，形成一个完整的产品。塑料焊接是常用的永久性连接塑料零部件的方法之一[2]。
目前使用较多的焊接方法有热板焊接、激光焊接、超声波焊接、振动摩擦焊接、旋转摩擦焊接、感应焊接和电阻植入焊接等。振动摩擦焊接是一种线性摩擦焊，该技术自20世纪70年代诞生以来，以其焊接强度高、节约成本等优良特性得到了人们的认可，
目前已成为许多领域塑料制品的首选焊接工艺，例如汽车领域的发动机进气歧管、电控装置及中控台等。振动摩擦焊接不是依赖被焊件本身传递能量达到焊接效果，而是通过高频振动使焊件相互摩擦产生热量而充分熔融，摩擦停止后进入保压状态，焊缝冷却固化，从而达到永久性连接[3]。
关于PA 的振动摩擦焊接，已有较多文献研究了焊接工艺对焊接强度的影响[4]，
而关于材料配方对焊接强度的影响研究较少。M. R. Kamal 等[5]研究了不同工艺对纯PA6与30%玻璃纤维增强PA6焊接强度的影响，发现玻璃纤维30%玻璃纤维增强
联系人：周华龙，硕士，初级工程师，主要从事尼龙复合材料的功能化研究与应用
收稿日期：2016-09-26