国际焊接工程师培训塑料连接工艺.ppt

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1、国际焊接学会授权的培训机构国际焊接学会授权的培训机构 哈尔滨焊接技术培训中心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国际焊接工程师培训课程Training Course for International Welding EngineerIIW Authorised Training Body第一分册第一分册第第1818章章 塑料连接工艺塑料连接工艺Joining Processes for Plastics IIW Authorised Training Body 主要内容主要内容塑料的类型塑料的类型热塑性塑料的焊接原

2、理热塑性塑料的焊接原理热塑性塑料焊接方法的分类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接的工艺及设备塑料焊工的培训与考试塑料焊工的培训与考试IIW Authorised Training Body塑塑 料料 焊焊 接接 塑料是一种以高分子量合成树脂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，也称脂是高分子化合物，也称聚合物聚合物。生产塑料的原料有石油、天然气、生产塑料的原料有石油、天然气、木材、煤、乙烷等。木材、煤、乙烷等。塑料的结构塑料的结构是由链状分子构成，或是由链状分子构成，或 称纤维状分子。与棉花的网状纤维相类

3、称纤维状分子。与棉花的网状纤维相类 似，是无序卷绕状。似，是无序卷绕状。IIW Authorised Training Body弹性塑料弹性塑料(合成橡胶合成橡胶)该类塑料由于内部结构的原因（粗网目交联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，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，故不能达到热塑性状态，故不具备可焊性不具备可焊性。弹性塑料的基本结构弹性塑料的基本结构1.1.塑料的类型塑料的类型 IIW Authorised Training Body热固性塑料热固性塑料 这类塑料由于内部结构的原因（细网目交联这类塑料由于内部结构

4、的原因（细网目交联 链状分子结构）链状分子结构）不能熔化，不能膨胀及不溶解。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，直到在受热时不会变软，一直处于硬状态，直到 破坏，因此破坏，因此不具备可焊性不具备可焊性。热固性塑料的基本结构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。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，能像金属一样在固态状态也有一定的可塑性，能像金属一样 进行冷加工。进行冷加工。热塑性

5、塑料温度升高时变软，温度降低时恢复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原有状态，温度达到热塑性温度时可进行焊接可进行焊接。热塑性塑料热塑性塑料IIW Authorised Training Body非规则的卷绕：非规则的卷绕：非结晶型非结晶型 如玻璃透明如玻璃透明纤维状分子纤维状分子热塑性塑料的构造热塑性塑料的构造热塑性塑料的分子排列形式有热塑性塑料的分子排列形式有2种。种。由于分子结构不同，其材料的强度性能也不同。由于分子结构不同，其材料的强度性能也不同。结晶型结晶型乳状（不透明）乳状（不透明）IIW Authorised Training Body表表1

6、 高密度聚乙烯的熔化指数高密度聚乙烯的熔化指数熔化指数的分布熔化指数的分布HDPEHDPE（高密度聚乙（高密度聚乙烯）I I型型 II型型DIN 16776中的中的MFI（190/5）MFI MFI 组别克克/10分分钟 X X0030.10.4 X X0050.40.7 X X X X0100.71.3 X X0201.33 X X05037 从另一角度看，能够进行焊接的塑料，其材料熔化指数从另一角度看，能够进行焊接的塑料，其材料熔化指数MFI应在某一范围。德国标准应在某一范围。德国标准DIN 53735对此做了规定。对此做了规定。在在DIN 16776中给出了中给出了MFI的分类组别。德国

7、焊接学会规程的分类组别。德国焊接学会规程2201TI给出了给出了HDPE熔化指数在熔化指数在005010时可以焊接，每一种时可以焊接，每一种塑料都相对应一熔化指数（表塑料都相对应一熔化指数（表1）。）。IIW Authorised Training Body2.2.热塑性塑料的种类热塑性塑料的种类 DIN52 （管材，相关质量规程）管材，相关质量规程）1）结晶型塑料结晶型塑料 PA、PE、PP、POM （1）PA：聚酰胺（尼龙）聚酰胺（尼龙）优点优点:具有良好的刚性、韧性、耐高温性及耐溶剂特性。具有良好的刚性、韧性、耐高温性及耐溶剂特性。可在可在 105时输送流体化学品，但时输送流体化学品，但

8、62以上时容易水解，即以上时容易水解，即62 以上时不输送水。以上时不输送水。用途用途:直径直径25 25 的小油管代替铜管的小油管代替铜管，价格昂贵。，价格昂贵。PA6（尼龙（尼龙6）熔点熔点215235 PA12（尼（尼 龙龙12）PA610 熔点熔点215235 PA66 熔点熔点265 IIW Authorised Training Body（3）PE 聚乙烯聚乙烯 由最简单的乙烯单体经过高压或低压聚合成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。一种烯烃树脂。来源于石油。LDPE LDPE 低密度聚乙烯低密度聚乙烯 熔点熔点105105110110 NDPE ND

9、PE 中密度聚乙烯中密度聚乙烯 熔点熔点110110130130 HDPE HDPE 高密度聚乙烯高密度聚乙烯 熔点熔点130130137137（4）POM 聚甲醛聚甲醛 熔点熔点 180200（2）PB 聚丁烯聚丁烯 熔点熔点126126135 135 IIW Authorised Training Body（5）PP 聚丙烯聚丙烯可分为三种可分为三种:PP-H 等规聚丙烯；等规聚丙烯；PP-B 间规聚丙烯间规聚丙烯:PP-R 无规聚丙烯。无规聚丙烯。熔点：熔点：170170176176 PP PP是丙烯气体为原料聚合成的聚烃族热塑性塑料。是丙烯气体为原料聚合成的聚烃族热塑性塑料。特点特点:

10、价格便宜价格便宜 质量最轻的一种树脂，密度为质量最轻的一种树脂，密度为0.910.910.92g/0.92g/3 3 透明度高透明度高 强度、刚度和热稳定性高强度、刚度和热稳定性高 易燃、化学稳定性好。易燃、化学稳定性好。IIW Authorised Training Body2）非非结晶型塑料晶型塑料 PVC、PS、PMMA、PC、ABS（1）ABS（聚丙乙聚丙乙烯）acrylonitrile-butadiene-styrene工程塑料工程塑料 丁二丁二烯(60%)+丙丙烯腈（15%）+苯乙苯乙烯（25%）分分类：通用级、通用级、耐热级、阻燃级耐热级、阻燃级 特点特点：4040100100仍

11、保持韧性、强度、刚度，仍保持韧性、强度、刚度，并具有良好的抗热变形能力。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。表面光滑，具有良好的抗沉积性。不受电和土壤腐蚀。不受电和土壤腐蚀。用途：用途：用于潜水泵、地下电气导管，盐水溶液、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。原油、食物以及纯化学品等工业管装置。IIW Authorised Training Body（2 2）PVC 聚氯乙烯聚氯乙烯 （熔点：（熔点：212212）PVCPVC是由氯乙烯单体聚合而成的一种非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。结晶型通用热塑性塑料。PVC-U

12、硬聚氯乙稀硬聚氯乙稀 PVC-P 软聚氯乙稀软聚氯乙稀 PVC-C 氯化聚氯乙稀氯化聚氯乙稀（3 3）PS 聚苯乙烯聚苯乙烯 （熔点：（熔点：105150）（4 4）PMMA 有机玻璃有机玻璃（5 5）PC 聚碳酸脂聚碳酸脂IIW Authorised Training Body3.热塑性塑料焊接原理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。规则的卷绕）。通常仅相同类型的塑料可以焊接。加热：加热：焊

13、接面处于热塑性状态。焊接面处于热塑性状态。加压：加压：在一定外压力的作用下实现焊接。在一定外压力的作用下实现焊接。冷却：冷却：保持冷却直至接头凝固结束焊接。保持冷却直至接头凝固结束焊接。IIW Authorised Training Body4.热塑性塑料焊接方法的分类热塑性塑料焊接方法的分类塑料焊接方法分类塑料焊接方法分类DIN 191第第3部分部分 塑料焊接方法塑料焊接方法IIW Authorised Training Body1）热风焊）热风焊 手工热风摆动焊（手工热风摆动焊（WF）德国焊接学会规程）德国焊接学会规程 DVS2207T3对此做了规定对此做了规定 所谓热风焊就是将所谓热风焊

14、就是将热风热风作为热源。作为热源。焊接材料根据需要可以是焊条（硬），也可以焊接材料根据需要可以是焊条（硬），也可以 是带状的（软）。是带状的（软）。5.5.塑料焊接工艺及设备塑料焊接工艺及设备典型塑料品种热气焊的温度范围典型塑料品种热气焊的温度范围塑料品种塑料品种聚氯乙烯聚氯乙烯聚丙烯聚丙烯有机玻璃有机玻璃聚碳酸酯聚碳酸酯聚甲醛聚甲醛热气温度热气温度（）2102022020250103301023010IIW Authorised Training Body（1）手工热风焊）手工热风焊手工热风摆动焊（手工热风摆动焊（WF）手工热风拉焊（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

15、使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、硬的作用下实现焊接。通常软、硬PVC，PE均采用此均采用此方法焊接。焊接速度在方法焊接。焊接速度在250mm/min左右。左右。焊接工艺焊接工艺IIW Authorised Training BodyIIW Authorised Training Body 接头及坡口形式接头及坡口形式IIW Authorised Training Body快速热气焊枪快速热气焊枪电加热手焊枪电加热手焊枪火焰加热手焊枪火焰加热手焊枪 手工热风焊设备手工热风焊

16、设备IIW Authorised Training Body（2）挤压式（机械）热风焊）挤压式（机械）热风焊 焊接工艺焊接工艺德国焊接学会规程德国焊接学会规程 DVS 2209T1IIW Authorised Training Body 接头及坡口形式接头及坡口形式IIW Authorised Training Body挤压式热风焊机（送丝）挤压式热风焊机（送丝）挤压式焊接设备挤压式焊接设备马达马达焊丝焊丝送丝机构送丝机构挤出器挤出器熔化室熔化室焊接压头焊接压头加热咀加热咀空气加热器空气加热器IIW Authorised Training Body 挤压式焊接设备挤压式焊接设备IIW Auth

17、orised Training BodyU5R型焊机型焊机 挤压式焊接设备挤压式焊接设备IIW Authorised Training Body焊接材料：焊接材料：PE，PP，PVC，PC，DF焊接效率：焊接效率：0.52/h焊焊 丝：丝：3 板板 厚：厚：625重重 量：量：8.3起动功率：起动功率：1000W 230V（AC），转数控制），转数控制挤压加热器：挤压加热器：675W 230V（AC）空气加热器：空气加热器：2200W 230V（AC）熔化室控制器：温度控制熔化室控制器：温度控制 控制器空气温度：温度控制控制器空气温度：温度控制对气体的要求：对气体的要求：0.46ar300L/

18、min挤压加热器，空气加热器对最低温度都有要求。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机械热风焊机焊接参数IIW Authorised Training Body2 2）加热元件焊）加热元件焊 DVS2207T1 PEHD管、板加热元件焊接管、板加热元件焊接（1）加热板式焊接）加热板式焊接 (HS)焊接工艺焊接工艺焊接步骤：焊接步骤：恒温加热板进行加热；恒温加热板进行加热；被焊塑料管放到卡具上对好；被焊塑料管放到卡具上对好；预热好的加热板夹在被焊件预热好的加热板夹在被焊件 之间之间,并施加一定的压力并施加一定的压力；到一定时间后，撤掉加热板到一定时间后，撤掉加热板;施加

19、一定焊接压力；施加一定焊接压力；冷却一定时间后，松开锁紧冷却一定时间后，松开锁紧 装置，焊接结束。装置，焊接结束。IIW Authorised Training Body1 1）加热板是设备的核心，其表面材料为聚四氟乙烯）加热板是设备的核心，其表面材料为聚四氟乙烯2 2）要保证电动双面平整刨刀完好，不能碰，如果刀钝了，或）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。不能调节则应立即修理或更换。3 3）保持管子端部对齐、同心、无错边。）保持管子端部对齐、同心、无错边。4 4）清理后的管子端部不能用手摸或沾上脏物。）清理后的管子端部不能用手摸或沾上脏物。5 5）

20、防止过分加热或加热不足。）防止过分加热或加热不足。6 6）焊接时，焊口处熔环尺寸要求一般为宽）焊接时，焊口处熔环尺寸要求一般为宽4 48 8，高，高2 24 4。可将熔环切下，检查是否有夹渣、裂缝等缺陷，并也可将可将熔环切下，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。是否有焊接缺陷。7 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）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。（打压检验）和强度试验（拉伸、弯曲）等。质量保证措施：

21、质量保证措施：IIW Authorised Training Body加热板式焊接设备加热板式焊接设备 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（温度最高可达电加热板（温度最高可达270）、双面电动平整）、双面电动平整 切削刀、对中固定支架、压力装置等部分组成。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）承插式焊接焊接步骤：焊接步骤：承插式加热器进行加热；承插式加热器进行加热；被焊塑料管插在加热器卡具被焊塑料管插在加热器卡具 上对好；上对好；到一定时间后，被焊塑料管到一定时间后

22、被焊塑料管 从加热器上拔掉从加热器上拔掉；立即被焊塑料管对准，施加立即被焊塑料管对准，施加 一定焊接压力；一定焊接压力；冷却一定时间后，焊接结束。冷却一定时间后，焊接结束。焊接工艺焊接工艺IIW Authorised Training Body 承插式焊接设备承插式焊接设备 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。提供焊接热源用于管道焊接。承插式手工焊加热元件承插式手工焊加热元件IIW Authorised Training Body（3）热丝套筒式焊接）热丝套筒式焊接 焊接步骤：焊接步骤：被焊塑料管分别插入被焊塑料管分别插入

23、热丝套筒两端内；热丝套筒两端内；接好管件电源线，并接好管件电源线，并 调整焊接参数调整焊接参数；接通电源，直到电源接通电源，直到电源 自动关闭；自动关闭；冷却一定时间后，焊冷却一定时间后，焊 接结束。接结束。焊接工艺焊接工艺热丝套筒式焊接热丝套筒式焊接IIW Authorised Training Body质量保护措施：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、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。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。作整个过程

24、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。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，最大直径以下的塑料管适合该焊接方法，最大直径可达可达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。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 热丝套筒式焊接设备的铜线圈通电后产生焦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。该设备主要由电耳效应，使电热丝发热为

25、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，用于管源控制箱、热丝套筒和固定支架等组成，用于管 道焊接。道焊接。热丝套筒式焊机热丝套筒式焊机IIW Authorised Training Body3 3）超声波焊接超声波焊接（1）接头形式接头形式 DVS2216T2塑料工件和半成品的超声波焊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）可焊塑料的种类和规格 首先应用的塑料是首先应用的塑料是PS、PE。然后是硬。然后是硬 PVC和聚丙烯酸脂。和聚丙烯酸脂。常用于焊接薄膜、板或半成品工件。常用于焊接薄膜、板或半成品工件。应

26、用范围应用范围 在几乎所有的工业领域都存在热塑性塑料的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。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、载重汽车大的工件，如轿车仪表备盘、保险杠、载重汽车 的衬里等。的衬里等。IIW Authorised Training Body（3）超声波焊接设备超声波焊接设备超声波焊接设备构造超声波焊接设备构造 德国标准德国标准DIN1320/

27、4规定了听觉可辨认的噪音规定了听觉可辨认的噪音为为16HZ16KHZ之间。工业中应用的超声波焊接之间。工业中应用的超声波焊接设备的频率通常是在设备的频率通常是在2040KHZ之间，超出听觉之间，超出听觉范围，可以不采取防护措施。范围，可以不采取防护措施。主要组成部分：主要组成部分：超声波发生器；超声波发生器；声波传递压头；声波传递压头；振动声波极和转换器振动声波极和转换器底座；底座；压力机；压力机；控制装置控制装置IIW Authorised Training Body（1）高频焊原理）高频焊原理4）高频焊接）高频焊接 （HF）DVS2219 高频焊所需的热量是通过高频焊所需的热量是通过高频交

28、变电场高频交变电场产生的。产生的。施加一定的压力，通过高频交变电场，在适宜的塑施加一定的压力，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。行高频焊接。条件：材料的电介质损失（逸散）系数足够大。条件：材料的电介质损失（逸散）系数足够大。DIN16960给出；给出；系数系数0.1时时高频加热良好；高频加热良好；0.01时时高频加热有可能；高频

29、加热有可能；0.001时时不可能进行高频加热。不可能进行高频加热。IIW Authorised Training Body（2）接头形式）接头形式（3）应用范围应用范围硬硬PVC、软软PVCPA（聚酰胺）（聚酰胺）ABS、PUB（聚氨酯）（聚氨酯）PMMA（有机玻璃）（有机玻璃）CAB（乙酰丁酯纤维素）乙酰丁酯纤维素）CA（乙酸脂纤维素）（乙酸脂纤维素）CP（丙酸脂纤维素）等。丙酸脂纤维素）等。PE、PP、PS、PTFE不能用高频焊。不能用高频焊。IIW Authorised Training Body高频塑料焊机高频塑料焊机（4）高频焊接设备）高频焊接设备 高频发生器的作用是将网路低频电能转

30、变成高频电能，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对于塑料焊接经常采用工作频率为27.12MHZ，并且其偏差，并且其偏差为为0.6%，这是国际上认可的工业频率，其功率一般为，这是国际上认可的工业频率，其功率一般为0.6150kW。组成组成高频发生器高频发生器带有滤波器的高频电路带有滤波器的高频电路匹配器匹配器工作装置工作装置控制装置控制装置上、下电极上、下电极IIW Authorised Training Body（5）塑料高频焊接电极配置方式）塑料高频焊接电极配置方式IIW Authorised Training Body不同焊接材料与焊接方法的适宜

31、关系不同焊接材料与焊接方法的适宜关系 塑料品种塑料品种焊接方法焊接方法PEPPPAPOMPSPVCPMMAPCABS热气焊接热气焊接超声波焊接超声波焊接摩擦焊接摩擦焊接挤塑焊接挤塑焊接光致热能焊接光致热能焊接高频电焊接高频电焊接发热工具焊接发热工具焊接 注：注：表示焊接性能良好，表示焊接性能良好，表示有条件的焊接性能表示有条件的焊接性能 IIW Authorised Training Body6.塑料焊工的培训与考试塑料焊工的培训与考试 为什么要进行焊工培训与考试为什么要进行焊工培训与考试 为了保证焊接质量，受压塑料管（如气、水管）为了保证焊接质量，受压塑料管（如气、水管）的焊接和敷设仅允许按

32、德国气、水协会（的焊接和敷设仅允许按德国气、水协会（DVGW）的规程的规程GW330来施工，而且只允许通过了考试的焊来施工，而且只允许通过了考试的焊 工上岗，另外还必须有工程监理。工上岗，另外还必须有工程监理。1 1）考试标准：）考试标准：EN13067EN130672 2）考试内容）考试内容 ：理论考试理论考试笔试笔试2020道题，考试时间道题，考试时间1 1小时。小时。实作考试实作考试按照按照EN13067EN13067中（表中（表1 1和表和表2)2)的要求的要求 准备焊接试件。准备焊接试件。IIW Authorised Training Body3 3）试件的评定和验收）试件的评定和验收 评定：目视检测评定：目视检测按按EN13100-1EN13100-1标准进行。标准进行。破坏性检测破坏性检测弯曲试验（弯曲试验（EN12814-1EN12814-1）拉伸试验（拉伸试验（EN12814-2EN12814-2）剥离试验（剥离试验（EN12814-4EN12814-4）4 4）检测结果和证书）检测结果和证书 理论考试理论考试 要求正确率不低于要求正确率不低于80%80%。实作考试实作考试“e e”评定合格，评定合格，“nene”评定不合格。评定不合格。证书有效期为证书有效期为2 2年。年。