PFA熔融焊接技术

PFA熔融焊接技术

 

目前由于半导体行业等行业的迅速发展,关于相关配件在半导体、化学品、医疗行业市场需求迫切,其中PFA材质的应用尤为突出,而由于PFA材质的特殊的分子结构,PFA的焊接技术难度相对就比较大。

     PFA是氟塑料的一种,即四氟乙烯与全氟代烷基乙烯基醚共聚物,它除了与四氟乙烯(PTFE)的使用性能相类似外,还具有可熔融性。

  聚四氟乙烯(PTFE),被称为塑料王。由于它特殊的分子结构另PTFE很难熔融,所以氟塑料的加工不同于普通塑料,只能采用冷压烧结法。但这种方法适合于生产小型的管、板、棒类制品。对于化工行业中所需大面积板材(由于板材较厚,无法使用热压焊成型),故可以采用PFA熔融焊接技术来解决。下面是江苏氟林流体科技有限公司FLOW对于PFA材质的分析以及焊接技术的介绍。

  1. PFA熔融焊接的可能性

    众所周知,要想使物体通过焊条相粘结起来,必须使焊条与被焊物熔融。下面表格为PFA与PTFE的性能比较

性能/材料

PFA

PTFE

比重(g/cm³)

2.12-2.17

2.14-2.20

拉伸强度(Mpa)

28-30

18-35

伸长率(%)

260-300

200-400

线长系数(1/℃)

12x10-5

10x10-5

连续使用温度(℃)

260

260

吸水率(%)

0.01

0.03

PTFE的表面张力低,为18.5dyn/cm,根据相似相容原理,必须找出一种表面张力特别低而且又有与PTFE极相似的优良性能的材料做焊条才能“粘住”PTFE。通过实验我们选择了(通过上表可得知)PFA作焊接材料。

实验证明:用PFA熔融焊接的制品,其性能与PTFE相似,焊缝系数为0.6-0.8,也就是说拉伸强度可达12-16Mpa,因此只要严格控制工艺条件,用PFA熔融焊接是可以达到使用要求的。

  1. PFA熔融焊接操作过程

  1. 实验器材与材料

    器材:

    1Leister焊枪

    23W-0.6T无油空气压缩机

    3减压空气防护面罩

    4钳工工具等

    材料:

    1聚四氟乙烯板材(符合2BG33002-85标准)

    2PFA焊条(圆形ROD:3mm,4mm,5mm;tape;t-tape)

  2. 焊接工艺条件实验

    2.1焊接温度

    温度的温度选择和均匀性控制尤为重要,温度要以PFA的熔点为基点,逐渐升高,以不影响其性能的较高温度为较佳温度。通过大量实验,焊枪的温度应>420℃。

    2.2焊接压力

    由于焊条受热软化,若使之粘于板上,则需约7kg的力作用于焊条上,这一压力可通过一压柄传递至焊条上,压柄的设计要考虑到操作者使用方便,还要考虑到焊条角度的控制。

    2.3移动角度

    焊接时移动的角度太快会因焊条未完全融化而影响速度,过慢又会影响效率,通过实验较佳速度应控制在3.3cm-5.5cm/min.

    2.4表面处理

    PTFE焊缝处及焊条在使用前一定要用丙酮擦洗干净,焊接前首先要将PTFE板两面导成30°或45°(根据板厚薄确定)的角度,同时用木锉打成交叉性毛刺以增加表面粗糙度来提高粘合性。表面处理不好会影响焊接效果。

  3. 安全防护

    400℃高温下,PTFE及PFA会分解出有毒气体,因此操作人员必须穿戴好防护面罩,在空气流动性好的地方操作,否则在室内一定装好引风机,以达到生产场所的通气换风,其它人员禁止在周围工作。

  4. 性能测试

           随机取样5件,性能测试如下表

编号/性能

基材强度(Mpa)

焊缝强度(Mpa)

焊接系数

01

19.8

15.5

0.78

02

20.7

17

0.82

03

20

13.6

0.68

04

22

16.9

0.76

由实验得出结论:用PFA熔融焊接可使焊缝系数达0.6-0.8,这一工艺也可用于形状复杂工件(如三通、弯头)的焊接。

  1. 结论及建议

  1. PFA熔融焊接可以制得大面积板材,也适用于圆垫及复杂件成型。

  2. PFA熔融焊接,采用上述工艺可以使焊缝系数达0.6-0.8.

  3. 可以采用大吨位的液压机设备生产面积较大的板材。

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