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国际焊接学会授权的培训机构 哈尔滨焊接技术培训中心 Harbin Welding Training Institute 国际焊接工程师培训课程 Training Course for International Welding Engineer IIW Authorised Training Body 第一分册 第18章 塑料连接工艺 Joining Processes for Plastics IIW Authorised Training Body 主要内容 塑料的类型 热塑性塑料的焊接原理 热塑性塑料焊接方法的分类 塑料焊接的工艺及设备 塑料焊工的培训与考试 IIW Authorised Training Body塑 料 焊 接 塑料是一种以高分子量合成树脂 为主要成分的人工合成材料。合成树 脂是高分子化合物，也称聚合物。 生产塑料的原料有石油、天然气、 木材、煤、乙烷等。 塑料的结构是由链状分子构成，或 称纤维状分子。与棉花的网状纤维相类 似，是无序卷绕状。 IIW Authorised Training Body 弹性塑料(合成橡胶) 该类塑料由于内部结构的原因（粗网目交联 链状分子结构），而不能熔化，可膨胀及不溶解， 不能达到热塑性状态，故不具备可焊性。 弹性塑料的基本结构 1.塑料的类型 IIW Authorised Training Body 热固性塑料 这类塑料由于内部结构的原因（细网目交联 链状分子结构）不能熔化，不能膨胀及不溶解。 在受热时不会变软，一直处于硬状态，直到 破坏，因此不具备可焊性。 热固性塑料的基本结构 IIW Authorised Training Body 在一定温度下，热塑性塑料可以达到热塑性状 态乃至熔融流动，冷却后，又变为一定形状。 在固态状态也有一定的可塑性，能像金属一样 进行冷加工。 热塑性塑料温度升高时变软，温度降低时恢复 原有状态，温度达到热塑性温度时可进行焊接。 热塑性塑料 IIW Authorised Training Body 非规则的卷绕： 非结晶型 如玻璃透明 纤维状分子 热塑性塑料的构造 热塑性塑料的分子排列形式有2种。 由于分子结构不同，其材料的强度性能也不同。 结晶型 乳状（不透明） IIW Authorised Training Body 表1 高密度聚乙烯的熔化指数 熔化指数的分布 HDPE（高密度聚乙烯烯） I型 II型 DIN 16776中的MFI（190/5） MFI 组别组别克/10分钟钟 X0030.10.4 X0050.40.7 X X0100.71.3 X0201.33 X05037 从另一角度看，能够进行焊接的塑料，其材料熔化指数MFI 应在某一范围。德国标准DIN 53735对此做了规定。 在DIN 16776中给出了MFI的分类组别。德国焊接学会规程 2201TI给出了HDPE熔化指数在005010时可以焊接，每一种 塑料都相对应一熔化指数（表1）。 IIW Authorised Training Body 2.热塑性塑料的种类 DIN52 （管材，相关质量规程） 1） 结晶型塑料 PA、 PE、 PP、POM （1）PA：聚酰胺（尼龙） 优点: 具有良好的刚性、韧性、耐高温性及耐溶剂特性。可在 105时输送流体化学品，但62以上时容易水解，即62 以上时不输送水。 用途: 直径25 的小油管代替铜管，价格昂贵。 PA6 （尼龙6）熔点215235 PA12 （尼 龙12） PA610 熔点215235 PA66 熔点265 IIW Authorised Training Body （3）PE 聚乙烯 由最简单的乙烯单体经过高压或低压聚合成 一种烯烃树脂。来源于石油。 LDPE 低密度聚乙烯 熔点105110 NDPE 中密度聚乙烯 熔点110130 HDPE 高密度聚乙烯 熔点130137 （4） POM 聚甲醛 熔点 180200 （2）PB 聚丁烯 熔点126135 IIW Authorised Training Body （5） PP 聚丙烯 可分为三种: PP-H 等规聚丙烯； PP-B 间规聚丙烯: PP-R 无规聚丙烯。 熔点：170176 PP是丙烯气体为原料聚合成的聚烃族热塑性塑料。 特点: 价格便宜 质量最轻的一种树脂，密度为0.910.92g/3 透明度高 强度、刚度和热稳定性高 易燃、化学稳定性好。 IIW Authorised Training Body 2）非结结晶型塑料 PVC、PS、PMMA、PC、ABS （1） ABS （聚丙乙烯烯）acrylonitrile-butadiene-styrene工程塑料 丁二烯烯(60%)+丙烯腈烯腈 （15%）+苯乙烯烯（25%） 分类类：通用级、耐热级、阻燃级 特点： 40100仍保持韧性、强度、刚度， 并具有良好的抗热变形能力。 表面光滑，具有良好的抗沉积性。 不受电和土壤腐蚀。 用途：用于潜水泵、地下电气导管，盐水溶液、 原油、食物以及纯化学品等工业管装置。 IIW Authorised Training Body （2） PVC 聚氯乙烯 （熔点：212） PVC是由氯乙烯单体聚合而成的一种非 结晶型通用热塑性塑料。 PVC-U 硬聚氯乙稀 PVC-P 软聚氯乙稀 PVC-C 氯化聚氯乙稀 （3） PS 聚苯乙烯 （熔点：105150 ） （4） PMMA 有机玻璃 （5） PC 聚碳酸脂 IIW Authorised Training Body 3. 热塑性塑料焊接原理 热塑性塑料在热塑性状态和压力的作用下就可实 现焊接。它是机械连接（二个焊件纤维状分子互相非 规则的卷绕）。通常仅相同类型的塑料可以焊接。 加热：焊接面处于热塑性状态。 加压：在一定外压力的作用下实现焊接。 冷却：保持冷却直至接头凝固结束焊接。 IIW Authorised Training Body 4. 热塑性塑料焊接方法的分类 塑料焊接方法分类 DIN 191第3部分 塑料焊接方法 IIW Authorised Training Body 1 ）热风焊 手工热风摆动焊（WF）德国焊接学会规程 DVS2207T3对此做了规定 所谓热风焊就是将热风作为热源。 焊接材料根据需要可以是焊条（硬），也可以 是带状的（软）。 5.塑料焊接工艺及设备 典型塑料品种热气焊的温度范围 塑料品种聚氯氯乙烯烯聚丙烯烯有机玻璃聚碳酸酯酯聚甲醛醛 热热气温度 （） 2102022020250103301023010 IIW Authorised Training Body （1）手工热风焊 手工热风摆动焊（WF）手工热风拉焊（WZ） 焊接时将焊条往坡口里压，随着热风的加热使 焊件坡口侧和焊条都处于热塑性状态，在外加压力 的作用下实现焊接。通常软、硬PVC，PE均采用此 方法焊接。焊接速度在250mm/min左右。 焊接工艺 IIW Authorised Training Body IIW Authorised Training Body 接头及坡口形式 IIW Authorised Training Body 快速热气焊枪 电加热手焊枪 火焰加热手焊枪 手工热风焊设备 IIW Authorised Training Body （2）挤压式（机械）热风焊 焊接工艺 德国焊接学会规程 DVS 2209T1 IIW Authorised Training Body 接头及坡口形式 IIW Authorised Training Body 挤压式热风焊机（送丝） 挤压式焊接设备 马达 焊丝 送丝机构 挤出器熔化室 焊接压头 加热咀 空气加热器 IIW Authorised Training Body 挤压式焊接设备 IIW Authorised Training Body U5R型焊机 挤压式焊接设备 IIW Authorised Training Body 焊接材料：PE，PP，PVC，PC，DF 焊接效率：0.52/h 焊 丝：3 板 厚：625 重 量：8.3 起动功率：1000W 230V（AC），转数控制 挤压加热器：675W 230V（AC） 空气加热器：2200W 230V（AC） 熔化室控制器：温度控制 控制器空气温度：温度控制 对气体的要求：0.46ar300L/min 挤压加热器，空气加热器对最低温度都有要求。 机械热风焊机焊接参数 IIW Authorised Training Body 2）加热元件焊 DVS2207T1 PEHD管、板加热元件焊接 （1）加热板式焊接 (HS) 焊接工艺焊接步骤： 恒温加热板进行加热； 被焊塑料管放到卡具上对好； 预热好的加热板夹在被焊件 之间,并施加一定的压力； 到一定时间后，撤掉加热板; 施加一定焊接压力； 冷却一定时间后，松开锁紧 装置，焊接结束。 IIW Authorised Training Body 1）加热板是设备的核心，其表面材料为聚四氟乙烯 2）要保证电动双面平整刨刀完好，不能碰，如果刀钝了，或 不能调节则应立即修理或更换。 3）保持管子端部对齐、同心、无错边。 4）清理后的管子端部不能用手摸或沾上脏物。 5）防止过分加热或加热不足。 6）焊接时，焊口处熔环尺寸要求一般为宽48，高24。 可将熔环切下，检查是否有夹渣、裂缝等缺陷，并也可将 切下的熔环反方向折圈，检验有无裂缝，以此来确定接头 是否有焊接缺陷。 7）对已焊接完毕的塑料管道要按有关标准进行气密性试验 （打压检验）和强度试验（拉伸、弯曲）等。 质量保证措施： IIW Authorised Training Body 加热板式焊接设备 加热板为焊接热源。加热板焊机主要由恒温 电加热板（温度最高可达270）、双面电动平整 切削刀、对中固定支架、压力装置等部分组成。 IIW Authorised Training Body （2）承插式焊接 焊接步骤： 承插式加热器进行加热； 被焊塑料管插在加热器卡具 上对好； 到一定时间后，被焊塑料管 从加热器上拔掉； 立即被焊塑料管对准，施加 一定焊接压力； 冷却一定时间后，焊接结束。 焊接工艺 IIW Authorised Training Body 承插式焊接设备 承插式焊接设备以加热凸凹套模为加热元件 提供焊接热源用于管道焊接。 承插式手工焊加热元件 IIW Authorised Training Body （3）热丝套筒式焊接 焊接步骤： 被焊塑料管分别插入 热丝套筒两端内； 接好管件电源线，并 调整焊接参数； 接通电源，直到电源 自动关闭； 冷却一定时间后，焊 接结束。 焊接工艺 热丝套筒式焊接 IIW Authorised Training Body 质量保护措施： 1)用户在选择塑料管材时，要对塑料管的内在质量 、几何尺寸进行检查。 2)要保持塑料管待焊部位的清洁，并按规定的程序 操作整个过程，并达到规定的冷却时间。 3)抽样检查，解剖管件，观察焊接截面是否完全熔 合。 4)160以下的塑料管适合该焊接方法，最大直径 可达250。 5)该方法在化工设备安装中很少用，以便有害介质 破坏电热丝，导致接头不密封。 IIW Authorised Training Body 热丝套筒式焊接设备 热丝套筒式焊接设备的铜线圈通电后产生焦 耳效应，使电热丝发热为热源。该设备主要由电 源控制箱、热丝套筒和固定支架等组成，用于管 道焊接。 热丝套筒式焊机 IIW Authorised Training Body 3） 超声波焊接 （1） 接头形式 DVS2216T2塑料工件和半成品的超声波焊 IIW Authorised Training Body （2）可焊塑料的种类和规格 首先应用的塑料是PS、PE。然后是硬 PVC和聚丙烯酸脂。 常用于焊接薄膜、板或半成品工件。 应用范围 在几乎所有的工业领域都存在热塑性塑料的 加工问题，同样其连接问题也需要解决。超声波 焊机为此类任务的完成提供了广阔的空间。 从精密技术开始，如日常用品、药用品，到 大的工件，如轿车仪表备盘、保险杠、载重汽车 的衬里等。 IIW Authorised Training Body （3） 超声波焊接设备 超声波焊接设备构造 德国标准DIN1320/4规定了听觉可辨认的噪音 为16HZ16KHZ之间。工业中应用的超声波焊接 设备的频率通常是在2040KHZ之间，超出听觉 范围，可以不采取防护措施。 主要组成部分： 超声波发生器； 声波传递压头； 振动声波极和转换器 底座； 压力机； 控制装置 IIW Authorised Training Body （1）高频焊原理 4）高频焊接 （HF）DVS2219 高频焊所需的热量是通过高频交变电场产生的。 施加一定的压力，通过高频交变电场，在适宜的塑 料中产生振子（分子振动），它的高频运动使其内 部摩擦，由此产生热量。只有具备该性能的塑料并 且在加热时具有足够的塑性和熔化流动性，才能进 行高频焊接。 条件：材料的电介质损失（逸散）系数足够大。 DIN16960给出； 系数0.1时高频加热良好； 0.01时高频加热有可能； 0.001时不可能进行高频加热。 IIW Authorised Training Body （2）接头形式（3） 应用范围 硬PVC、软PVC PA（聚酰胺） ABS、PUB（聚氨酯） PMMA（有机玻璃） CAB（乙酰丁酯纤维素） CA（乙酸脂纤维素） CP（丙酸脂纤维素）等。 PE、PP、PS、PTFE 不能用高频焊。 IIW Authorised Training Body 高频塑料焊机 （4）高频焊接设备 高频发生器的作用是将网路低频电能转变成高频电能， 对于塑料焊接经常采用工作频率为27.12MHZ，并且其偏差 为0.6%，这是国际上认可的工业频率，其功率一般为0.6 150kW。 组成 高频发生器 带有滤波