3 1 24-25 塑料连接工艺ⅠⅡ

1、3/1.24-25塑料连接工艺JoiningProcessesforPlastics,1、塑料的类型,塑料是一种以高分子量合成树脂为主要成份的人工合成材料（合成树脂是高分子化合物，也称聚合物）。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。根据分子链的构造，塑料可分热塑性塑料、弹性塑料（合成橡胶）和热固性塑料（图1）。,非交联链状分子在室温下，通常处于软到硬、韧状态类型：热塑性塑料,粗网目的交联链状分子不能熔化，可膨胀及不溶解，类型：弹性塑料在室温下，通常处于弹性、软(合成橡胶)状态。,细网目的交联链状分子不能熔化，不能膨胀及不溶解。类型：热固性塑料在室温下

2、，通常处于硬状态。,图1塑料的基本结构与性能,在实际中，人们使用的塑料不是纯塑料，而是添加了些辅助材料，如稳定剂、强化剂和着色剂等。由此获得特殊性能和降低成本。热塑性塑料在一定温度下，热塑性塑料可以达到热塑性状态乃至熔融流动，冷却后，又变成一定的形状。热塑性塑料的分子排列形式有2种，非结晶型和结晶型图2。由于分子结构不同，其材料的强度性能也不同。,非规则的卷绕：非结晶型非结晶区如玻璃透明结晶型：乳状（不透明）,纤维状分子,图2热塑性塑料的构造,弹性塑料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，不能达到热塑性状态，故不具备可焊性。,热固性塑料这类塑料由于内部结构的原因（细

3、网目交联链状分子结构）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。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DIN53735对此做了规定。在DIN16776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）。,表1高密度聚乙烯的熔化指数,2、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。综上所述，热塑性塑料的焊接原理是：焊接面处于热塑性状态（加热）；在

4、一固定外压力的作用下实现焊接（焊接压力）；保持，冷却直至接头凝固结束焊接（冷却）。,3、热塑性塑料焊接方法,表2塑料焊接方法分类,4、塑料焊接设备,4.1热风焊设备1）手工热风焊接设备所谓热风焊就是将热风作为热源（见图3）。,a：焊接气体b：热气c：隔热体d：可更换的电加热体e：连接导线f：喷气咀g：马达,图3手工热风焊接,2）机械热风焊接设备机械热风焊接设备用热风作为热源，也称挤压式焊接设备。,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,图4挤压式热风焊机（送丝）,4.2加热元件焊接设备,1）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

5、电动平整切削刀、对中固定支架、压力装置等部分组成。,2）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(图5)。,图5承插式手工焊加热元件,3）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（图6）。,图6热丝套筒式焊机,4.3超声波焊接设备,超声波焊接设备的主要组成部分：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,超声波垂直振动范围：振动频率22KHz,图7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16HZ16

6、KHZ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。,4.4高频焊接设备,高频塑料焊机由高频发生器，带有滤波器的高频电路、匹配器、工作装置、控制装置和电极组成（图8）。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的工作频率为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0.6150kW。PS，PP，PE不适用高频焊接；硬PVC,软PVC,ABS,PA适用高频焊接。,图8高频塑料焊机,5、热塑性塑料的种类,ABS：丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物（改性聚苯乙烯）acrylonitrile-but

7、adiene-styrene以丁二烯为基石的ABS管或管件在40100范围内仍能保持韧性、强度、刚度、具有良好的抗热变形能力。ABS表面光滑，具有优良的抗沉积性，不使油污固化结垢，堵塞管道。不受电腐蚀和土壤腐蚀，宜作埋地管ABS分为通用级（抗冲击）耐热级和阻燃级。ABS常用于灌溉、潜水泵、地下电气导管，腐蚀性盐水溶液，原油和食物（含流体腐蚀剂的有机物）以及纯化学品及其它敏感产品的工业管装置。,PA：聚酰（亚）胺（又称尼龙）1989年合成，我国1958年PA1010生产。具有良好的刚性、韧性、耐高温性及良好的耐溶剂特性。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。PA

8、大多小管径25主要用作油管代替铜管，价格昂贵。,PA6（尼龙6）（熔点:215235），PA12（尼龙12），PA66（熔点:265），PA610（熔点:215235）PB：聚丁烯（熔点：126135）PE：聚乙烯（LDPE：低密度PE，熔点：105130），（MDPE：中密度PE），（HDPE：高密度PE，熔点：105137）。POM：聚甲醛（熔点：180200）PP：聚丙烯（熔点：170176）（PP-H等规聚丙烯；PP-B间规聚丙烯；PP-R无规聚丙烯）,PS：聚苯乙烯（熔点：105150）PVC：聚氯乙烯（熔点：212），PVC-U：硬PVC，PVC-P：软PVC，PVC-C：氯化PV

9、C,6、焊接工艺,6.1热风焊6.1.1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）。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均采用此法焊接，焊接速度在250mm/min左右。,1）手工热风摆动焊（图9）,图9手工热风摆动焊（WF）,2）坡口形式（图10）,图10坡口型式,3）操作要领（图11）,图11操作要领,4）根部状态（图12）,图12根部状态,5）手工热风拉焊（WZ）（图13）,图13手工热风拉焊

10、（WZ）,6.1.2机械热风焊焊接参数：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：1000W230V（AC），转数控制挤压加热器：675W230V（AC）空气加热器：2200W230V（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。,图14U5R型焊机,图15接头型式,6.2加热元件焊,德国焊接学会规程DVS2207T1对此做了规定6.2.1加热板式焊接（HS）（图16）,图16加热板焊接示意图,焊接步骤：1)打开开关接通电源，恒温加热板进行加

11、热，加热板要保持清洁，不能碰撞划伤。2)将待焊接的塑料管放到卡具上对中卡好。3)用电动双面平整刨刀清理接头端部，使焊件达到平、齐、无错边并保持焊接部位清洁。4)将已预热完毕的加热板移至两清理合格的焊件之间、施加一定预焊压力，使两管的接头端部靠在加热板上达到一定时间后（不同壁厚、直径，采用不同时间），撤掉加热板。,质量保证措施：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。,7)焊接时，焊口处熔环尺寸要求一般为

12、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。6)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。,6.2.2承插式焊接（图17）,图17承插式焊接,6.2.3热丝套筒式焊接（图18）,图18热丝套筒式焊接,焊接步骤：1)先检查塑料管的待焊端，应无椭圆度。2)分别将待焊的塑料管待焊端部（约100毫米长）用刮刀均匀地刮干净（如同削土豆皮）。3)将刮好的塑料管分别从电熔管件两端插入管件内，直至接头端紧密接触。4)接好管件电源线，并根据管件上的标志在控制箱上调整焊接参数。5)

13、打开开关接通电源，直到电源自动关闭并达到一定冷却时间后，则完成焊接。,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。,6.3塑料超声波焊1）接头型式,图191,图192,图193,图194,图195,2）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。,3）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,6.4高频焊（HF）,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），他的高频运动使其内部摩擦，由此产生热量。只有具备该