國際焊接工程師培訓(xùn)第18章 塑料連接工藝

第一分冊第18章塑料連接工藝JoiningProcessesforPlastics

主要內(nèi)容塑料的類型熱塑性塑料的焊接原理熱塑性塑料焊接方法的分類塑料焊接的工藝及設(shè)備塑料焊工的培訓(xùn)與考試塑料焊接塑料是一種以高分子量合成樹脂為主要成分的人工合成材料。合成樹脂是高分子化合物，也稱聚合物。生產(chǎn)塑料的原料有石油、天然氣、木材、煤、乙烷等。

塑料的結(jié)構(gòu)是由鏈狀分子構(gòu)成，或稱纖維狀分子。與棉花的網(wǎng)狀纖維相類似，是無序卷繞狀。——彈性塑料(合成橡膠)

該類塑料由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因（粗網(wǎng)目交聯(lián)鏈狀分子結(jié)構(gòu)），而不能熔化，可膨脹及不溶解，不能達(dá)到熱塑性狀態(tài)，故不具備可焊性。彈性塑料的基本結(jié)構(gòu)1.塑料的類型

——熱固性塑料

這類塑料由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因（細(xì)網(wǎng)目交聯(lián)鏈狀分子結(jié)構(gòu)）不能熔化，不能膨脹及不溶解。

在受熱時不會變軟，一直處于硬狀態(tài)，直到破壞，因此不具備可焊性。熱固性塑料的基本結(jié)構(gòu)⑴在一定溫度下，熱塑性塑料可以達(dá)到熱塑性狀態(tài)乃至熔融流動，冷卻后，又變?yōu)橐欢ㄐ螤?。⑵在固態(tài)狀態(tài)也有一定的可塑性，能像金屬一樣進(jìn)行冷加工。⑶熱塑性塑料溫度升高時變軟，溫度降低時恢復(fù)原有狀態(tài)，溫度達(dá)到熱塑性溫度時可進(jìn)行焊接?！獰崴苄运芰戏且?guī)則的卷繞：非結(jié)晶型如玻璃透明纖維狀分子熱塑性塑料的構(gòu)造熱塑性塑料的分子排列形式有2種。由于分子結(jié)構(gòu)不同，其材料的強(qiáng)度性能也不同。結(jié)晶型乳狀（不透明）表1高密度聚乙烯的熔化指數(shù)熔化指數(shù)的分布HDPE（高密度聚乙烯）I型

II型DIN16776中的MFI（190/5）MFI組別克/10分鐘

X003>0.1…0.4

X005>0.4…0.7

XX010>0.7…1.3

X020>1.3…3

X050>3…7從另一角度看，能夠進(jìn)行焊接的塑料，其材料熔化指數(shù)MFI應(yīng)在某一范圍。德國標(biāo)準(zhǔn)DIN53735對此做了規(guī)定。在DIN16776中給出了MFI的分類組別。德國焊接學(xué)會規(guī)程2201TI給出了HDPE熔化指數(shù)在005－010時可以焊接，每一種塑料都相對應(yīng)一熔化指數(shù)（表1）。2.熱塑性塑料的種類

DIN52（管材，相關(guān)質(zhì)量規(guī)程）1）結(jié)晶型塑料

PA、PE、PP、POM

（1）PA：聚酰胺（尼龍）優(yōu)點:

具有良好的剛性、韌性、耐高溫性及耐溶劑特性。可在105℃時輸送流體化學(xué)品，但62℃以上時容易水解，即62℃以上時不輸送水。用途:

直徑＜25㎜的小油管代替銅管，價格昂貴。

PA6（尼龍6）熔點215～235℃

PA12

（尼龍12）

PA610

熔點215～235℃

PA66

熔點265℃

（3）PE聚乙烯

由最簡單的乙烯單體經(jīng)過高壓或低壓聚合成一種烯烴樹脂。來源于石油。

①LDPE低密度聚乙烯熔點105～110℃②NDPE中密度聚乙烯熔點110～130℃③HDPE高密度聚乙烯熔點130～137℃（4）

POM

聚甲醛

熔點180～200℃（2）PB

聚丁烯

熔點126～135℃（5）

PP

聚丙烯可分為三種:PP-H

等規(guī)聚丙烯；

PP-B

間規(guī)聚丙烯:

PP-R

無規(guī)聚丙烯。熔點：170～176℃PP是丙烯氣體為原料聚合成的聚烴族熱塑性塑料。特點:①價格便宜②質(zhì)量最輕的一種樹脂，密度為0.91～0.92g/㎝3③透明度高④強(qiáng)度、剛度和熱穩(wěn)定性高⑤易燃、化學(xué)穩(wěn)定性好。2）非結(jié)晶型塑料PVC、PS、PMMA、PC、ABS（1）ABS

（聚丙乙烯）acrylonitrile-butadiene-styrene工程塑料

丁二烯(60%)+丙烯腈（15%）+苯乙烯（25%）分類：通用級、耐熱級、阻燃級特點：①－40℃～100℃仍保持韌性、強(qiáng)度、剛度，并具有良好的抗熱變形能力。

②表面光滑，具有良好的抗沉積性。

③不受電和土壤腐蝕。用途：用于潛水泵、地下電氣導(dǎo)管，鹽水溶液、原油、食物以及純化學(xué)品等工業(yè)管裝置。（2）PVC

聚氯乙烯（熔點：212℃）

PVC是由氯乙烯單體聚合而成的一種非結(jié)晶型通用熱塑性塑料。

①PVC-U

硬聚氯乙稀

②PVC-P

軟聚氯乙稀

③PVC-C

氯化聚氯乙稀

（3）PS

聚苯乙烯

（熔點：105～150℃）

（4）PMMA

有機(jī)玻璃

（5）PC

聚碳酸脂3.熱塑性塑料焊接原理

熱塑性塑料在熱塑性狀態(tài)和壓力的作用下就可實現(xiàn)焊接。它是機(jī)械連接（二個焊件纖維狀分子互相非規(guī)則的卷繞）。通常僅相同類型的塑料可以焊接。

——加熱：焊接面處于熱塑性狀態(tài)。——加壓：在一定外壓力的作用下實現(xiàn)焊接。——冷卻：保持冷卻直至接頭凝固結(jié)束焊接。4.熱塑性塑料焊接方法的分類塑料焊接方法分類DIN191第3部分《塑料焊接方法》1）熱風(fēng)焊手工熱風(fēng)擺動焊（WF）德國焊接學(xué)會規(guī)程DVS2207T3對此做了規(guī)定

所謂熱風(fēng)焊就是將熱風(fēng)作為熱源。焊接材料根據(jù)需要可以是焊條（硬），也可以是帶狀的（軟）。5.塑料焊接工藝及設(shè)備典型塑料品種熱氣焊的溫度范圍塑料品種聚氯乙烯聚丙烯有機(jī)玻璃聚碳酸酯聚甲醛熱氣溫度（℃）210±20220±20250±10330±10230±10（1）手工熱風(fēng)焊手工熱風(fēng)擺動焊（WF）手工熱風(fēng)拉焊（WZ）焊接時將焊條往坡口里壓，隨著熱風(fēng)的加熱使焊件坡口側(cè)和焊條都處于熱塑性狀態(tài)，在外加壓力的作用下實現(xiàn)焊接。通常軟、硬PVC，PE均采用此方法焊接。焊接速度在250mm/min左右。①焊接工藝②接頭及坡口形式快速熱氣焊槍電加熱手焊槍火焰加熱手焊槍③手工熱風(fēng)焊設(shè)備（2）擠壓式（機(jī)械）熱風(fēng)焊①焊接工藝德國焊接學(xué)會規(guī)程DVS2209T1②接頭及坡口形式擠壓式熱風(fēng)焊機(jī)（送絲）③擠壓式焊接設(shè)備馬達(dá)焊絲送絲機(jī)構(gòu)擠出器熔化室焊接壓頭加熱咀空氣加熱器③擠壓式焊接設(shè)備U5R型焊機(jī)③擠壓式焊接設(shè)備焊接材料：PE，PP，PVC，PC，DF 焊接效率：0.5～2㎏/h焊絲：φ3㎜

板厚：6～25㎜重量：8.3㎏

起動功率：1000W230V（AC），轉(zhuǎn)數(shù)控制擠壓加熱器：675W230V（AC）空氣加熱器：2200W230V（AC）熔化室控制器：溫度控制

控制器空氣溫度：溫度控制對氣體的要求：0.46ar－300L/min 擠壓加熱器，空氣加熱器對最低溫度都有要求。機(jī)械熱風(fēng)焊機(jī)焊接參數(shù)2）加熱元件焊

DVS2207T1《PEHD管、板加熱元件焊接》（1）加熱板式焊接(HS)①焊接工藝——焊接步驟：●恒溫加熱板進(jìn)行加熱；●被焊塑料管放到卡具上對好；●預(yù)熱好的加熱板夾在被焊件之間,并施加一定的壓力；●到一定時間后，撤掉加熱板;

施加一定焊接壓力；●冷卻一定時間后，松開鎖緊裝置，焊接結(jié)束。1）加熱板是設(shè)備的核心，其表面材料為聚四氟乙烯2）要保證電動雙面平整刨刀完好，不能碰，如果刀鈍了，或不能調(diào)節(jié)則應(yīng)立即修理或更換。3）保持管子端部對齊、同心、無錯邊。4）清理后的管子端部不能用手摸或沾上臟物。5）防止過分加熱或加熱不足。6）焊接時，焊口處熔環(huán)尺寸要求一般為寬4～8㎜，高2～4㎜。可將熔環(huán)切下，檢查是否有夾渣、裂縫等缺陷，并也可將切下的熔環(huán)反方向折圈，檢驗有無裂縫，以此來確定接頭是否有焊接缺陷。7）對已焊接完畢的塑料管道要按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行氣密性試驗（打壓檢驗）和強(qiáng)度試驗（拉伸、彎曲）等?！|(zhì)量保證措施：②加熱板式焊接設(shè)備加熱板為焊接熱源。加熱板焊機(jī)主要由恒溫電加熱板（溫度最高可達(dá)270℃）、雙面電動平整切削刀、對中固定支架、壓力裝置等部分組成。（2）承插式焊接焊接步驟：●承插式加熱器進(jìn)行加熱；●被焊塑料管插在加熱器卡具上對好；●到一定時間后，被焊塑料管從加熱器上拔掉；●立即被焊塑料管對準(zhǔn)，施加一定焊接壓力；●冷卻一定時間后，焊接結(jié)束。①焊接工藝②承插式焊接設(shè)備承插式焊接設(shè)備以加熱凸凹套模為加熱元件提供焊接熱源用于管道焊接。承插式手工焊加熱元件（3）熱絲套筒式焊接

——焊接步驟：●被焊塑料管分別插入熱絲套筒兩端內(nèi)；●接好管件電源線，并調(diào)整焊接參數(shù)；●接通電源，直到電源自動關(guān)閉；●冷卻一定時間后，焊接結(jié)束。①焊接工藝熱絲套筒式焊接——質(zhì)量保護(hù)措施：1)用戶在選擇塑料管材時，要對塑料管的內(nèi)在質(zhì)量、幾何尺寸進(jìn)行檢查。2)要保持塑料管待焊部位的