一种大型塑料部件的焊接工艺
阅读说明：本技术 一种大型塑料部件的焊接工艺 (Welding process of large plastic part ) 是由 刘润强 刘楚佳 李泽轩 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大型塑料部件的焊接工艺,属于塑料焊接技术领域。该焊接工艺是采用与待焊接塑料部件相同材质的热熔板带,并将其置于两个或多个塑料部件待焊接面之间,经过加压保压、冷却定型,将两个或多个塑料部件焊接为一体。采用该工艺可焊接具有较大焊接面积复杂大型塑料部件,成型部件强度大、焊接效率高。(The invention discloses a welding process of a large plastic part, and belongs to the technical field of plastic welding. The welding process adopts a hot melting plate strip which is made of the same material as the plastic parts to be welded, and the hot melting plate strip is placed between the surfaces to be welded of two or more plastic parts, and the two or more plastic parts are welded into a whole through pressurization, pressure maintaining, cooling and shaping. The process can be used for welding large plastic parts with large welding area and complexity, and the formed parts have high strength and high welding efficiency.)
技术领域
本发明涉及塑料焊接技术领域，具体涉及一种大型塑料部件的焊接工艺。
背景技术
高分子热塑性材料，可以回收再利用，用其制成的塑料制品可以替代木制、金属、玻璃钢制品，由于具有安全性高、节能环保、维护成本低等突出优点，日益受到业界重视。
对于一些需要焊接成型的大型塑料制品，一般都是通过裁板机将塑料板材裁切成所需形状，然后通过不同方式的热熔焊接连接成型，目前的方法是热板焊接、电阻焊、植入金属感应焊接、辐照加热焊接、热风加热焊接等、手持塑料焊枪焊接等，由于这些焊接方法在焊接大型复杂塑料部件时存在各种问题，有些无法采用，有些成本高、效率低，质量差。
如：1：采用热板焊接大型塑料部件时，对焊接面复杂的部件热板制作难度大，成本高。2：采用辐照、热风加热焊接大型塑料部件时，加热时间长，效率低，焊接质量差。3：采用图1所示塑料挤出枪焊接成型。焊枪挤出量非常少，部件内部死角无法焊接，没有加压、保压环节，焊接质量得不到保障，焊接效率极低，不适合焊接大型塑料部件。
发明内容
针对现有大型塑料部件在焊接时出现的上述诸多不足之处，本发明的目的在于提供一种大型塑料部件的焊接工艺，采用该工艺焊接大型塑料部件时，焊接质量高、通用性强、焊接效率高。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种大型塑料部件的焊接工艺，该焊接工艺是采用与待焊接塑料部件相同材质的热熔板带，并将其置于两个或多个塑料部件的待焊接面之间，经过加压保压和冷却定型处理，将两个或多个塑料部件焊接为一体。该焊接工艺包括如下步骤：
(1)将待焊接塑料部件放入焊接工作台中；
(2)待焊塑料部件焊接面预处理，包括清洁处理和预热处理；
(3)采用单螺杆挤出机将预混好的与待焊接塑料部件相同材质的热熔板带原料热熔挤出，通过口模形成具有一定宽度、厚度的连续热熔板带，热熔板带宽度、厚度根据待焊接面灵活设定；
(4)热熔焊接：将所述热熔板带置入待焊接的两个或多个塑料部件之间，热熔板带置入焊缝前以及置入后需要在200℃～280℃(根据热熔板带材质设定)温度下保温直到加压冷却为止，压力0.2MPa-0.5MPa，保压时间2小时。
所述塑料部件是由高分子热塑性材料含量大于70％的塑料原料经热熔挤出成型后得到的板材或具有不同截面形状的型材制成的塑料部件或者就是塑料板材、型材本身；所述塑料原料由高分子热塑性材料和助剂、增强材料组成，其中：高分子热塑性材料为pe、pp、pa、abs、asa、pc、pvc材料或其共混材料，含量为70-95％wt.％，其余为助剂或增强材料，所述助剂为常规的功能助剂及加工助剂中的一种或几种含量为5～10wt.％，所述增强材料为玻纤或碳纤含量为0～20wt.％。
步骤(1)中，所述焊接工作台是由钢、铝合金，板材或型材制成的具有对待焊接塑料部件具有定型、打磨、预热、加压保压、冷却定型功能的焊接作业平台，它与挤出机配合完成大型塑料部件焊接工作，其尺寸与功能与待焊接塑料部件适配。
步骤(2)中，所述清洁处理是指对塑料部件的待焊接面进行切削打磨，以去掉氧化层；所述预热处理在焊接前将塑料部件的待焊接面预热到180-260℃。
步骤(3)中，所述热熔板带挤出的具体过程包括如步骤(a)-(b)：
(a)将与需焊接塑料部件相同材质的热熔板带原料充分混合干燥；
(b)采用单螺杆挤出机挤出热熔板带，热熔板带的熔体温度设定在200℃～280℃(具体温度依热熔板带材质决定)；根据焊接量大小可采用小型挤出机或大型挤出机；可挤出窄幅单条热熔板带(如厚度为6-15mm、宽度为50-400mm)也可挤出宽幅热熔板带(如厚度为8-15mm、宽度为500-1600mm)，挤出的宽幅热熔板带通过机头处分切机分切成多条热熔板带，用于同时焊接多个塑料部件，提高焊接效率。
步骤(3)中，单螺杆挤出机安装在焊接工作台附近，方便热熔板带焊接作业，挤出机可以固定安装，也可以安装在龙门式架体上，龙门式架体安装在两条平行轨道上，挤出机通过数控可以实现X、Y、Z三个方向移动，挤出机挤出的热熔板带通过调节口型模具角度，便于热熔板带置入塑料部件之间，从而实现自动化焊接。
步骤(4)热熔焊接过程中，单螺杆挤出机挤出宽幅热熔板后，通过分切装置裁切成数条与塑料型材焊口尺寸相适应的热熔板带，通过保温输送装置将其放入预热好的塑料部件之间，塑料部件之间设有加压保压装置，焊接工作台有热风装置。
步骤(4)热熔焊接过程中，周围环境需要洁净干燥，环境温度不低于5℃。
本发明的优点和有益效果如下：
1、本发明对大型塑料部件焊接是用单螺杆挤出机先挤出热熔板带，然后分切成各种宽度的热熔板带(也可采用小型挤出机挤出单条热熔板带)，尺寸与待焊塑料部件焊接面匹配，放入两塑料部件之间，通过焊接工作台加热、加压、保压冷却后焊接成型。该方式焊接质量高、通用性好、焊接效率高。
2、由于采用单螺杆挤出机挤出热熔板带，焊料的挤出量大、温度稳定、塑化效果好，对焊接部件的焊接效果好。
3、由于将热熔板带置入已预热的焊缝处容易实现，这种焊接方法对形状不同焊接面的适应性非常好，通用性强，大大降低工装成本。
4、采用大型挤出机挤出宽幅热熔板带分切多条一定尺寸的窄幅热熔板带可同时焊接多个塑料部件，焊接效率大幅提高。
5、对于大型塑料部件可采用大型数控龙门式挤出机，与焊接工作台配合实现自动化焊接。
附图说明
图1为现有塑料板材用焊枪。
图2为实施例1所用塑料型材结构。
图3为实施例1热熔焊接成型。
图4为热熔焊接过程示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，以下结合实例对本发明进行描述，但实例仅为对本发明的特点和优点做进一步阐述，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1：
本实施例是采用塑料型材模块焊接长度小于24m的小型高分子热塑性材料船舶，塑料型材模块内具有多个条形空腔，条形空腔沿垂直于型材截面的方向呈平行排布方式。如图2所示，本实施例塑料型材模块为条形空腔两端开放、截面为矩形形状的结构。
利用塑料型材模块制备高分子热塑性材料船舶的过程如下：
(1)塑料型材模块制备：
准备塑料原料，本实施例所述高分子热塑性材料为高密度聚乙烯hdpe，含量为95wt.％，其余为常规的抗氧剂、抗紫外线剂、色母和润滑剂等。
所述塑料原料经过高速混合干燥、单螺杆挤出机模具挤出、定真空型台冷却定型工艺过程挤出图2所示截面形状的塑料型材。
(2)塑料型材模块预装配：
将裁好的塑料型材模块置入船台中，将待焊接面切削打磨，以去掉氧化层，这里船台也是焊接工作台，是钢制架体结构，由于塑料型材宽度、高度已确定，因此船台对不同尺寸的船型适应性很好，可采用液压、气压、机械式夹具，在船台和夹具作用下待焊接的型材彼此之间具有“脱离”和“夹紧”模式，船台有热风加热系统，置入热熔板带前需对焊接面进行热风加热，热风温度280～300℃，也可对焊接面进行辐照加热。
(3)热熔焊接成型：
如图4所示，对预装配后的塑料型材模块采用龙门式数控挤出机进行热熔焊接，采用与塑料型材模块相同材质的热熔板带，并将其置于两个塑料型材模块的待焊接面之间，加压、保压冷却，将两个或多个塑料型材模块焊接为一体，由于每个塑料型材模块带有部分不同船体结构，这里有龙骨、船外壳、甲板，多个塑料型材模块焊接组合，进而形成完整的小型塑料船舶。具体过程如下：
(a)采用数控龙门式单螺杆挤出机挤出单条热熔板带，热熔板带的熔体温度设定在260℃，挤出的热熔板带通过调节口型模具角度，能够方便置入两个焊接面之间如图3。
(b)船台处在龙门架体下方，龙门架体宽度应大于船台的宽度，双龙门移动长度要大于船长，使其挤出的热熔板带正好融入需要焊接的塑料型材模块之间，型材模块焊接部分需要提前预热型材预热温度为240℃，船台有塑料型材模块预热和加压保压装置，挤出口型处有伴随热风系统，热风温度280～300℃。
(c)120/33挤出机水平固定安装在船头或船尾一侧中间位置一定高度的平台上，移动式船台可以在这个平台下方移动，挤出机挤出宽幅热熔板，通过分切装置裁切成数条与塑料型材焊口尺寸适应的热熔板带，通过保温输送装置和船台的移动将其置入船台上预热好的塑料型材之间，加压前停止保温、保压冷却定型完成焊接。无论是哪种焊接方法环境都需要洁净干燥，环境温度不低于5℃，需要焊接的部位事先必须切削打磨去掉氧化层，焊接压力0.2-0.5mpa，保压时间2小时。
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