振动摩擦焊接机在焊缝冷却固化阶段（保压冷却阶段）的核心目标是让熔化的塑料熔池在压力作用下充分融合、稳定定型，最终形成 “强度达标、无缺陷、尺寸稳定” 的焊缝。这一阶段是决定焊接质量（强度、密封性、外观）的关键环节，需满足 “压力稳定性、冷却速率、保压时长、尺寸控制” 四大核心要求，具体如下：
一、保压压力需稳定且适配，确保熔池充分融合
焊缝冷却固化并非简单 “自然冷却”，而是在持续稳定的保压压力下完成 —— 压力的作用是 “消除熔池内气泡、推动塑料分子扩散融合、防止冷却收缩产生缝隙”，压力不稳定会直接导致焊缝疏松、强度不足。
核心要求：
压力值适配工件特性
压力需根据塑料材质、工件厚度、焊缝面积设定：
软质 / 低熔点塑料（如 PP、PE）：压力宜小（1-3bar）—— 避免过度挤压导致熔料溢出（形成飞边）或工件变形；
硬质 / 高熔点塑料（如 PA、POM）：压力需大（3-10bar）—— 确保熔池在冷却前充分填充缝隙（尤其密封件，需完全消除微缝隙）；
大型 / 厚壁工件（如汽车水箱）：需分步加压（先低压让熔料流动，再高压压实）—— 避免一次性高压导致工件错位。
案例：焊接汽车 ABS 材质的仪表盘外壳（焊缝宽 5mm），保压压力设 4-5bar，既能确保熔料融合，又不会因压力过大导致外壳变形。
压力稳定性误差≤5%
保压阶段压力波动需控制在设定值的 ±5% 以内（如设定 5bar，实际波动范围 4.75-5.25bar）—— 压力突然下降会导致熔池内产生气泡（冷却后形成空洞，降低强度）；压力突然升高会导致熔料过度溢出（焊缝缺料）或工件开裂。
实现方式：通过伺服电缸（而非普通气缸）控制压力，搭配压力传感器实时反馈（精度可达 ±0.1bar），确保压力无脉冲波动。
二、冷却速率需可控，避免内应力与缺陷
熔化的塑料（熔池）在冷却时会因温度变化产生收缩，冷却速率过快或过慢都会导致焊缝缺陷（如裂纹、变形、内应力），需根据塑料特性控制冷却速度。
核心要求：
冷却速率匹配塑料结晶特性
结晶型塑料（如 PP、PA）：冷却需 “先快后慢”——
初期快速冷却（通过风冷或水冷）促进晶体均匀生长（避免粗大结晶导致脆性）；
后期缓慢冷却（自然冷却）减少内外温差（防止表面收缩过快产生裂纹）。
非结晶型塑料（如 ABS、PC）：冷却需 “匀速缓慢”——
此类塑料无结晶过程，冷却过快会导致表面与内部收缩不一致（产生内应力，后期易开裂），需通过控制环境温度（如 25-30℃恒温）实现匀速冷却。
案例：焊接 PA66（结晶型）水箱时，冷却初期用风冷（风速 3m/s）快速降温至 180℃（熔点以下），随后关闭风冷自然冷却至 80℃，可减少焊缝裂纹风险。
避免冷却过程中 “温度骤降”
禁止直接用冷水或低温风（＜10℃）冲击高温焊缝（如刚停止振动时熔池温度 200℃，突然接触 5℃冷风）—— 温差过大会导致焊缝表面急剧收缩，内部仍处于熔融状态，形成 “表面裂纹” 或 “分层缺陷”（焊缝与母材剥离）。
控制方式：冷却介质（风、水）温度与熔池温度差≤100℃（如熔池 200℃时，用 80-100℃热风预冷，再逐步降至常温）。
三、保压时长需足够，确保焊缝完全固化且尺寸稳定
保压时长（从停止振动到松开压力的时间）需满足 “熔池完全固化至‘可承受自身重量及后续加工力’”，时长不足会导致焊缝未定型（受压变形），时长过长则降低生产效率。
核心要求：
保压时长≥熔池完全固化时间
固化时间由塑料材质、熔池厚度决定：
薄壁工件（熔池厚度＜1mm，如电子外壳）：保压 1-3 秒（如 ABS 材质，1.5 秒即可固化）；
厚壁工件（熔池厚度 3-5mm，如汽车发动机罩）：保压 5-10 秒（如 PA 材质，需 8 秒确保中心完全固化）；
高粘度塑料（如 PC）：保压时长需延长 20%-30%（粘度高，冷却流动慢，需更多时间定型）。
判断标准：冷却至塑料 “玻璃化温度以下”（如 ABS 玻璃化温度 90℃，需冷却至 80℃以下再松压）—— 此时塑料已硬化，不会因压力解除而变形。
保压过程中 “禁止外力干扰”
保压时需固定工件（上下工装无位移），避免振动、碰撞（如车间设备震动传导至焊接机）—— 外力会导致未完全固化的熔池产生错位（形成 “虚焊”，焊缝强度下降 50% 以上）。
实现方式：工装采用 “刚性夹持”（如液压夹具），焊接机底座加装防震垫（减少外界震动传导）。
四、焊缝需无缺陷，确保强度与密封性
冷却固化后焊缝需达到 “无气泡、无缩孔、无飞边、无裂纹” 的状态，这是保证强度（抗拉伸、抗冲击）和密封性（防液、防气）的基础。
核心要求：
无内部缺陷（气泡、缩孔）
气泡 / 缩孔成因：熔池内气体未排出（振动阶段未充分排气）、保压压力不足（无法压实熔料）、冷却过快（气体被包裹在内部）。
控制措施：
保压初期适当提高压力（比正常保压高 10%-20%），挤出熔池内残留气体；
振动停止前 1 秒降低振幅（减少新气体卷入）；
对易产生气泡的塑料（如含玻纤的 PA），保压时长延长 20%（让气体有时间溢出）。
无表面缺陷（飞边、裂纹、凹陷）
飞边（熔料溢出焊缝）：因保压压力过高或熔池过量（振动时间过长导致熔料过多）—— 需降低压力或缩短振动时间（控制熔池量）；
裂纹：因冷却速率过快（内应力过大）或压力波动（局部受力不均）—— 需优化冷却曲线或更换伺服加压系统；
凹陷：因熔池量不足（振动时间过短）或保压后期压力衰减 —— 需增加振动生热（确保熔料充足）或延长保压时间。
焊缝强度与母材匹配
拉伸强度需达到母材的 80% 以上（如 PP 母材拉伸强度 30MPa，焊缝需≥24MPa）；
破坏性测试（如弯折、冲击）时，断裂位置应在母材而非焊缝（证明焊缝融合充分）。
五、尺寸稳定性：确保工件焊接后无变形
冷却固化过程中，塑料收缩会导致工件整体尺寸变化（如平面度偏差、孔径变大），尤其对精密工件（如医疗器械外壳、电子元件支架），尺寸误差需控制在 0.1mm 以内。
核心要求：
收缩量可控且均匀
收缩量由塑料收缩率（如 PP 收缩率 1.5%-2.5%，ABS 0.5%-1.5%）和焊缝长度决定，需通过 “预补偿设计” 抵消：
工装设计时预留收缩量（如目标尺寸 100mm，工装尺寸设 100.5mm，抵消 0.5% 收缩）；
保压时采用 “多点均匀加压”（如大型平板工件用 4 个对称压力点），避免局部收缩不均（防止翘曲）。
平面度 / 垂直度误差≤0.1mm/100mm
对精密工件（如汽车传感器外壳），焊接后平面度需控制在 0.1mm/100mm 以内（否则影响后续装配）。
实现方式：
工装采用 “恒温设计”（避免工装自身热胀冷缩影响定位）；
冷却阶段保持工装夹持状态（直至工件温度降至 50℃以下，完全定型）。
