?振動摩擦焊接機在焊縫冷卻固化階段（保壓冷卻階段）的核心目標是讓熔化的塑料熔池在壓力作用下充分融合、穩定定型，最終形成 “強度達標、無缺陷、尺寸穩定” 的焊縫。這一階段是決定焊接質量（強度、密封性、外觀）的關鍵環節，需滿足 “壓力穩定性、冷卻速率、保壓時長、尺寸控制” 四大核心要求，具體如下：
一、保壓壓力需穩定且適配，確保熔池充分融合
焊縫冷卻固化并非簡單 “自然冷卻”，而是在持續穩定的保壓壓力下完成 —— 壓力的作用是 “消除熔池內氣泡、推動塑料分子擴散融合、防止冷卻收縮產生縫隙”，壓力不穩定會直接導致焊縫疏松、強度不足。
核心要求：
壓力值適配工件特性
壓力需根據塑料材質、工件厚度、焊縫面積設定：
軟質 / 低熔點塑料（如 PP、PE）：壓力宜小（1-3bar）—— 避免過度擠壓導致熔料溢出（形成飛邊）或工件變形；
硬質 / 高熔點塑料（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，再高壓壓實）—— 避免一次性高壓導致工件錯位。
案例：焊接汽車 ABS 材質的儀表盤外殼（焊縫寬 5mm），保壓壓力設 4-5bar，既能確保熔料融合，又不會因壓力過大導致外殼變形。
壓力穩定性誤差≤5%
保壓階段壓力波動需控制在設定值的 ±5% 以內（如設定 5bar，實際波動范圍 4.75-5.25bar）—— 壓力突然下降會導致熔池內產生氣泡（冷卻后形成空洞，降低強度）；壓力突然升高會導致熔料過度溢出（焊縫缺料）或工件開裂。
實現方式：通過伺服電缸（而非普通氣缸）控制壓力，搭配壓力傳感器實時反饋（精度可達 ±0.1bar），確保壓力無脈沖波動。
二、冷卻速率需可控，避免內應力與缺陷
熔化的塑料（熔池）在冷卻時會因溫度變化產生收縮，冷卻速率過快或過慢都會導致焊縫缺陷（如裂紋、變形、內應力），需根據塑料特性控制冷卻速度。
核心要求：
冷卻速率匹配塑料結晶特性
結晶型塑料（如 PP、PA）：冷卻需 “先快后慢”——
初期快速冷卻（通過風冷或水冷）促進晶體均勻生長（避免粗大結晶導致脆性）；
后期緩慢冷卻（自然冷卻）減少內外溫差（防止表面收縮過快產生裂紋）。
非結晶型塑料（如 ABS、PC）：冷卻需 “勻速緩慢”——
此類塑料無結晶過程，冷卻過快會導致表面與內部收縮不一致（產生內應力，后期易開裂），需通過控制環境溫度（如 25-30℃恒溫）實現勻速冷卻。
案例：焊接 PA66（結晶型）水箱時，冷卻初期用風冷（風速 3m/s）快速降溫至 180℃（熔點以下），隨后關閉風冷自然冷卻至 80℃，可減少焊縫裂紋風險。
避免冷卻過程中 “溫度驟降”
禁止直接用冷水或低溫風（＜10℃）沖擊高溫焊縫（如剛停止振動時熔池溫度 200℃，突然接觸 5℃冷風）—— 溫差過大會導致焊縫表面急劇收縮，內部仍處于熔融狀態，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（風、水）溫度與熔池溫度差≤100℃（如熔池 200℃時，用 80-100℃熱風預冷，再逐步降至常溫）。
三、保壓時長需足夠，確保焊縫完全固化且尺寸穩定
保壓時長（從停止振動到松開壓力的時間）需滿足 “熔池完全固化至‘可承受自身重量及后續加工力’”，時長不足會導致焊縫未定型（受壓變形），時長過長則降低生產效率。
核心要求：
保壓時長≥熔池完全固化時間
固化時間由塑料材質、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，1.5 秒即可固化）；
厚壁工件（熔池厚度 3-5mm，如汽車發動機罩）：保壓 5-10 秒（如 PA 材質，需 8 秒確保中心完全固化）；
高粘度塑料（如 PC）：保壓時長需延長 20%-30%（粘度高，冷卻流動慢，需更多時間定型）。
判斷標準：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）—— 此時塑料已硬化，不會因壓力解除而變形。
保壓過程中 “禁止外力干擾”
保壓時需固定工件（上下工裝無位移），避免振動、碰撞（如車間設備震動傳導至焊接機）—— 外力會導致未完全固化的熔池產生錯位（形成 “虛焊”，焊縫強度下降 50% 以上）。
實現方式：工裝采用 “剛性夾持”（如液壓夾具），焊接機底座加裝防震墊（減少外界震動傳導）。
四、焊縫需無缺陷，確保強度與密封性
冷卻固化后焊縫需達到 “無氣泡、無縮孔、無飛邊、無裂紋” 的狀態，這是保證強度（抗拉伸、抗沖擊）和密封性（防液、防氣）的基礎。
核心要求：
無內部缺陷（氣泡、縮孔）
氣泡 / 縮孔成因：熔池內氣體未排出（振動階段未充分排氣）、保壓壓力不足（無法壓實熔料）、冷卻過快（氣體被包裹在內部）。
控制措施：
保壓初期適當提高壓力（比正常保壓高 10%-20%），擠出熔池內殘留氣體；
振動停止前 1 秒降低振幅（減少新氣體卷入）；
對易產生氣泡的塑料（如含玻纖的 PA），保壓時長延長 20%（讓氣體有時間溢出）。
無表面缺陷（飛邊、裂紋、凹陷）
飛邊（熔料溢出焊縫）：因保壓壓力過高或熔池過量（振動時間過長導致熔料過多）—— 需降低壓力或縮短振動時間（控制熔池量）；
裂紋：因冷卻速率過快（內應力過大）或壓力波動（局部受力不均）—— 需優化冷卻曲線或更換伺服加壓系統；
凹陷：因熔池量不足（振動時間過短）或保壓后期壓力衰減 —— 需增加振動生熱（確保熔料充足）或延長保壓時間。
焊縫強度與母材匹配
拉伸強度需達到母材的 80% 以上（如 PP 母材拉伸強度 30MPa，焊縫需≥24MPa）；
破壞性測試（如彎折、沖擊）時，斷裂位置應在母材而非焊縫（證明焊縫融合充分）。
五、尺寸穩定性：確保工件焊接后無變形
冷卻固化過程中，塑料收縮會導致工件整體尺寸變化（如平面度偏差、孔徑變大），尤其對精密工件（如醫療器械外殼、電子元件支架），尺寸誤差需控制在 0.1mm 以內。
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%）和焊縫長度決定，需通過 “預補償設計” 抵消：
工裝設計時預留收縮量（如目標尺寸 100mm，工裝尺寸設 100.5mm，抵消 0.5% 收縮）；
保壓時采用 “多點均勻加壓”（如大型平板工件用 4 個對稱壓力點），避免局部收縮不均（防止翹曲）。
平面度 / 垂直度誤差≤0.1mm/100mm
對精密工件（如汽車傳感器外殼），焊接后平面度需控制在 0.1mm/100mm 以內（否則影響后續裝配）。
實現方式：
工裝采用 “恒溫設計”（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（直至工件溫度降至 50℃以下，完全定型）。