熱塑性塑料可以分為非結(jié)晶（有時稱為無定形）和半結(jié)晶兩大類。對于每一種非結(jié)晶熱塑性塑料，存在一個狹窄的溫度區(qū)域。在這個溫度區(qū)域以上，材料會變得具有粘性或者橡膠狀態(tài)；而在這個溫度區(qū)域以下，材料會變的堅硬和相對脆性。這個溫度區(qū)域稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。Tg可以通過特定體積塑料在不同溫度下觀察得到，如圖1。非結(jié)晶塑料溫度必須達(dá)到Tg以上才能發(fā)生焊接，是塑料焊接的必要條件。
圖1
半結(jié)晶熱塑性塑料由結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)組成。為了使這些聚合物流動，它們的溫度必須高于結(jié)晶熔點Tm，如圖2所示，這是所有結(jié)晶區(qū)域消失的溫度。半結(jié)晶熱塑性材料通常有一個Tg（與非晶區(qū)有關(guān)），和一個Tm（與結(jié)晶區(qū)有關(guān)），且Tm>Tg。粘性流動一般只會發(fā)生Tm以上。
圖2
熱塑性塑料的焊接依賴于接合面的溫度。對于非結(jié)晶塑料，該溫度必須大于Tg；對于半結(jié)晶塑料，該溫度必須大于Tm。在Tg或者Tm溫度以上，焊接區(qū)域的分子鏈流動性增加，在焊接界面相互擴(kuò)散和糾纏。這就是形成焊縫并產(chǎn)生強度的基本原理。如圖3，當(dāng)界面無擴(kuò)散，無法形成焊接。部分?jǐn)U散，形成弱焊接。擴(kuò)散，形成強焊接。
焊接過程：將溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點的兩塊材料，在足夠的壓力下接觸并保持一段時間，以形成緊密的焊縫。在1981年，Wool提出了焊接模型，將焊接過程分為五個階段。
surface rearrangement
surface approach
wetting 潤濕
diffusion 擴(kuò)散
randomisation
同時，Wool 根據(jù)五個階段研究，定義了一個函數(shù)W。G--分離兩個焊接件的機(jī)械能，可以表征焊接強度；焊接的主要參數(shù)：溫度、焊接壓力、焊接時間和分子量（即塑料種類）。根據(jù)實驗觀察和再現(xiàn)理論，可以得出表1述的推論
表1
因此，對于實際焊接過程，為了獲得良好的焊接強度，我們只需要對焊接溫度、焊接壓力和焊接時間三個主要參數(shù)，進(jìn)行一輪或者幾輪的DOE試驗。
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