塑料管件手动熔接机的设计

施学斌

苏州大学阳澄湖校区， 江苏苏州 215131

0 引言

塑料管材具有质量轻、耐腐蚀的优点，在生产中应用越来越广泛。在实际生产中，经常需要将塑料管件之间进行熔接，热熔对接是其中应用较广泛的一种管件连接方法。热熔对接是将两相同的连接界面用热板加热到粘流态后，给连接界面施加一定的接触压力，在此压力状态下冷却固化，形成牢固的连接。

1 塑料管件的热熔对接流程

热熔对接一般分为下列几个步骤：

1）管件固定

将待熔接的两个管件调整好位置，保证一定的同轴度，装夹固定。

2）铣削管件端面。

去除管件端面的杂质和氧化层，使管件端面平整、光洁。

3）加热

塑料管材的熔融温度一般达200℃以上，具体的熔接温度与管件的材质、管径和环境温度等因素有一定关系。加热一般采用加热板来实现，根据熔接要求，将加热板温度调节到需要的数值，使加热板两侧加热面与待熔接的两管件端面同时接触，并使加热板的加热面与管件端部保持一定的压力，持续一定的时间后，管件端面呈熔融状态并形成翻边，此时，降低压力，但仍使加热板与管件端面保持接触，维持一定的吸热时间。

4）熔接

迅速撤出加热板，将待熔接的管件端面以一定压力对接，保持一定时间，实现熔接。

5）冷却

由于塑料材质导热性差，冷却速度相对较慢。焊缝材料的收缩、结构的形成过程在长时间内以缓慢的速度进行。因此，管件端部接口的冷却必须在一定的压力下进行。通常采用自然冷却法，冷却至常温即可。

2 手动熔接机的设计

图1 塑料管件熔接机

应实际生产的需要，开发了塑料管件手动熔接机。其结构如图1 所示。熔接机主要由下列装置构成：管件对中和夹紧装置、管件端面铣削装置、加热装置等。

本熔接机的熔接流程：

1）管件固定

图2 为管件对中和夹紧装置（右），其具体的操作过程如下：转动手柄使丝杆8 旋转。丝杆8 上面制有两段螺纹，一段为左旋，一段为右旋。当顺时针转动手柄使丝杠8 旋转时，移动座甲3 和移动座乙6 在支撑导向杆7 的导引下，相向而行，逐渐靠拢，带动夹座甲4 和夹座乙5 相互靠拢，将管件乙自动定心并夹紧（图中管件乙未画出）。

图2 管件对中和夹紧装置（右）

8 丝杆

1）铣削

图3 管件端面铣削（图中底部支撑脚略去）

在熔接前需要对管件端面进行铣削，以保持端面平整。管件端面铣削装置采用电机驱动刀盘来实现铣削。刀盘双面都有切削刃，可对要熔接的两管件端面同时进行铣削。如图3 所示，移动管件端面铣削装置3 到合适位置，使铣刀切入管件端部，适当调整切削压力，对管材端面进行切削。待形成连续切割后缓慢减小切削压力，铣削完成后撤出铣削装置。

2）加热

加热装置的主要元件为加热板，同时还配有温控装置和定时器。加热板的温度在180℃至250℃之间可调。根据管件材质和环境温度等因素预先确定加热温度，根据熔融对接的面积设定好加热时间。将加热装置迅速移到合适的位置，使加热板的两侧高温面与待熔接的两管件端面同时接触，同时，操纵相应的机构使管件端面与加热板的高温面保持一定的接触压力，维持一定的时间后，管件端面呈熔融状态并逐渐形成一定的翻边高度，此时，降低管件端面与加热板高温面的接触压力，但仍然保持接触，使管件端面继续吸热。完成吸热后，迅速移出加热板。

3）熔接

如图1 所示，转动手柄使管件对中和夹紧装置（右）5 左移，带动管件乙6 左移，与管件甲1 端面接触，并保持一定的压力，直至熔接完成。

4）冷却

保持一定的接触压力，采用自然冷却的方法，直至焊口温度与环境温度一致。

5）取出管件

卸压至零，松开夹紧装置，取出熔接后的管件。

3 本熔接机的特点

本熔接机具有下列特点：

能使管件自动对正并夹紧。

目前，市面上常用的熔接机在装夹管件时，待熔接的两管件端面一般不能自动对正，需要工人手工调整管件错边量才能对正。本熔接机采用V 形块装夹管件，在夹紧管件时，能起到自动对中的作用，不需要人工调整错边量，从而方便了工人操作，提高了生产效率。

（2）熔接质量稳定可靠

不需用塑料焊条，依靠管材自身熔化后，在一定接触压力下实现热熔对接，接口处平整美观，且连接强度高，不渗漏。

（3）操作方便，应用范围广

本熔接机质量轻，操作方便，可在施工现场进行熔接，可用于给排水、排污、空调制冷系统等塑胶管道的安装施工和维修。

4 结论

该熔接机经实际使用，效果良好，能有效地保证熔接质量，且提高了生产效率，因而深受用户的欢迎。

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