施學(xué)斌

蘇州大學(xué)陽(yáng)澄湖校區(qū)， 江蘇蘇州 215131

0 引言

塑料管材具有質(zhì)量輕、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常需要將塑料管件之間進(jìn)行熔接，熱熔對(duì)接是其中應(yīng)用較廣泛的一種管件連接方法。熱熔對(duì)接是將兩相同的連接界面用熱板加熱到粘流態(tài)后，給連接界面施加一定的接觸壓力，在此壓力狀態(tài)下冷卻固化，形成牢固的連接。

1 塑料管件的熱熔對(duì)接流程

熱熔對(duì)接一般分為下列幾個(gè)步驟：

1）管件固定

將待熔接的兩個(gè)管件調(diào)整好位置，保證一定的同軸度，裝夾固定。

2）銑削管件端面。

去除管件端面的雜質(zhì)和氧化層，使管件端面平整、光潔。

3）加熱

塑料管材的熔融溫度一般達(dá)200℃以上，具體的熔接溫度與管件的材質(zhì)、管徑和環(huán)境溫度等因素有一定關(guān)系。加熱一般采用加熱板來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)熔接要求，將加熱板溫度調(diào)節(jié)到需要的數(shù)值，使加熱板兩側(cè)加熱面與待熔接的兩管件端面同時(shí)接觸，并使加熱板的加熱面與管件端部保持一定的壓力，持續(xù)一定的時(shí)間后，管件端面呈熔融狀態(tài)并形成翻邊，此時(shí)，降低壓力，但仍使加熱板與管件端面保持接觸，維持一定的吸熱時(shí)間。

4）熔接

迅速撤出加熱板，將待熔接的管件端面以一定壓力對(duì)接，保持一定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)熔接。

5）冷卻

由于塑料材質(zhì)導(dǎo)熱性差，冷卻速度相對(duì)較慢。焊縫材料的收縮、結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以緩慢的速度進(jìn)行。因此，管件端部接口的冷卻必須在一定的壓力下進(jìn)行。通常采用自然冷卻法，冷卻至常溫即可。

2 手動(dòng)熔接機(jī)的設(shè)計(jì)

圖1 塑料管件熔接機(jī)

應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)的需要，開發(fā)了塑料管件手動(dòng)熔接機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。熔接機(jī)主要由下列裝置構(gòu)成：管件對(duì)中和夾緊裝置、管件端面銑削裝置、加熱裝置等。

本熔接機(jī)的熔接流程：

1）管件固定

圖2 為管件對(duì)中和夾緊裝置（右），其具體的操作過(guò)程如下：轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使絲桿8 旋轉(zhuǎn)。絲桿8 上面制有兩段螺紋，一段為左旋，一段為右旋。當(dāng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使絲杠8 旋轉(zhuǎn)時(shí)，移動(dòng)座甲3 和移動(dòng)座乙6 在支撐導(dǎo)向桿7 的導(dǎo)引下，相向而行，逐漸靠攏，帶動(dòng)夾座甲4 和夾座乙5 相互靠攏，將管件乙自動(dòng)定心并夾緊（圖中管件乙未畫出）。

圖2 管件對(duì)中和夾緊裝置（右）

8 絲桿

1）銑削

圖3 管件端面銑削（圖中底部支撐腳略去）

在熔接前需要對(duì)管件端面進(jìn)行銑削，以保持端面平整。管件端面銑削裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀盤來(lái)實(shí)現(xiàn)銑削。刀盤雙面都有切削刃，可對(duì)要熔接的兩管件端面同時(shí)進(jìn)行銑削。如圖3 所示，移動(dòng)管件端面銑削裝置3 到合適位置，使銑刀切入管件端部，適當(dāng)調(diào)整切削壓力，對(duì)管材端面進(jìn)行切削。待形成連續(xù)切割后緩慢減小切削壓力，銑削完成后撤出銑削裝置。

2）加熱

加熱裝置的主要元件為加熱板，同時(shí)還配有溫控裝置和定時(shí)器。加熱板的溫度在180℃至250℃之間可調(diào)。根據(jù)管件材質(zhì)和環(huán)境溫度等因素預(yù)先確定加熱溫度，根據(jù)熔融對(duì)接的面積設(shè)定好加熱時(shí)間。將加熱裝置迅速移到合適的位置，使加熱板的兩側(cè)高溫面與待熔接的兩管件端面同時(shí)接觸，同時(shí)，操縱相應(yīng)的機(jī)構(gòu)使管件端面與加熱板的高溫面保持一定的接觸壓力，維持一定的時(shí)間后，管件端面呈熔融狀態(tài)并逐漸形成一定的翻邊高度，此時(shí)，降低管件端面與加熱板高溫面的接觸壓力，但仍然保持接觸，使管件端面繼續(xù)吸熱。完成吸熱后，迅速移出加熱板。

3）熔接

如圖1 所示，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使管件對(duì)中和夾緊裝置（右）5 左移，帶動(dòng)管件乙6 左移，與管件甲1 端面接觸，并保持一定的壓力，直至熔接完成。

4）冷卻

保持一定的接觸壓力，采用自然冷卻的方法，直至焊口溫度與環(huán)境溫度一致。

5）取出管件

卸壓至零，松開夾緊裝置，取出熔接后的管件。

3 本熔接機(jī)的特點(diǎn)

本熔接機(jī)具有下列特點(diǎn)：

能使管件自動(dòng)對(duì)正并夾緊。

目前，市面上常用的熔接機(jī)在裝夾管件時(shí)，待熔接的兩管件端面一般不能自動(dòng)對(duì)正，需要工人手工調(diào)整管件錯(cuò)邊量才能對(duì)正。本熔接機(jī)采用V 形塊裝夾管件，在夾緊管件時(shí)，能起到自動(dòng)對(duì)中的作用，不需要人工調(diào)整錯(cuò)邊量，從而方便了工人操作，提高了生產(chǎn)效率。

（2）熔接質(zhì)量穩(wěn)定可靠

不需用塑料焊條，依靠管材自身熔化后，在一定接觸壓力下實(shí)現(xiàn)熱熔對(duì)接，接口處平整美觀，且連接強(qiáng)度高，不滲漏。

（3）操作方便，應(yīng)用范圍廣

本熔接機(jī)質(zhì)量輕，操作方便，可在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行熔接，可用于給排水、排污、空調(diào)制冷系統(tǒng)等塑膠管道的安裝施工和維修。

4 結(jié)論

該熔接機(jī)經(jīng)實(shí)際使用，效果良好，能有效地保證熔接質(zhì)量，且提高了生產(chǎn)效率，因而深受用戶的歡迎。

[1]徐匯音，祖國(guó)慶.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，第1版，2006，8.

[2]劉勇軍.機(jī)電一體化技術(shù)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，第1版，2009，12.

[3]李培根.機(jī)械工程基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，第2版，2006，12.

[4]高波.機(jī)械制造基礎(chǔ)[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，第1版，2006，8.