热塑材料的电熔焊接制造技术

本发明专利技术推出一种具有一根均匀的用热塑材料制成的实心芯条和一个由一组金属丝构成的电阻件的改进焊条，以及制造这种焊条的方法和设备。焊条布置在所要焊接的热塑材料构件之间，通过对电阻件加电、施压，使得实心芯条的热塑材料构件的接近焊条的热塑材料熔合，形成一条均匀的焊缝。同时，电阻件埋在焊缝内，机械上增强了这种连接。本发明专利技术还介绍了一种将焊条预先附着在一个热塑构件上的电熔焊接热塑构件的方法。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与焊接由诸如聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚丙烯、乙缩醛之类的热塑材料制成的各种构件有关。诸如聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚丙烯、乙缩醛之类的热塑材料，由于具有良好的可塑性、加工方便、重量轻和耐腐蚀这些特点，因此作为结构材料已经越来越重要了。然而，在许多应用中，由于这些热塑材料不是液密的，因此不能用作诸如螺纹接头之类的机械接头。这在处理一些有害物质和有害废液时尤其要加以充分注意的。因此，已经研究出许多技术来连接热塑材料，如焊接和使用粘合剂。用粘合剂或溶剂连接塑料管等对于现场作业来说很不方便，因为在野外各种条件均不理想，并且要获得最大粘结强度所需的时间和其它各因素也不能保证。此外，或许还找不到一种合适的粘合剂来粘接这种热塑材料。过去，聚乙烯是采用诸如热压焊接之类的技术进行焊接的，热压焊接器将重叠的热塑材料板加热，并且在搭接边沿处压出一条热塑材料。这条热塑材料与已经预先得到加热的两块热塑材料板熔合，形成这两块板和压出材料的液熔状态，以便将重叠的块焊接起来。这种技术在实践中尚未令人十分满意，因为在焊接过程中缺乏均匀性，特别是在用手提式的热压焊接器焊接大块材料时更为明显。另一种原有技术是用一个所谓“高速喷嘴”(“speed-tip”)来焊接热塑材料板。这个高速喷嘴通过一个热气枪的喷口馈送热塑材料焊条。热气流与熔化了的热塑材料一起喷到需要焊接的区域。这种技术还是明显地存在着焊缝的均匀性和整体性问题。在这类焊缝中经常会有一些针眼或未被焊合的部分，而且还可能有一些因加热过度而使热塑材料损坏的部分。遭到损坏和整体性不好的焊缝显然是不希望的。还有一种技术是用一个热楔在两块热塑板间通过，使得相对的两个表面得到加热，然后压在一起形成焊接。以前已经尝试过许多用电加热技术在两个热塑材料的构件之间形成的搭接或对接焊缝。有一种技术是用一根裸线或金属条棒在两个热塑材料的构件之间。为种方法在美国专利2，243，506(Mitchell)、2，647，072(Smith)、2，742，390(Beck)、2，974，566(Hurley)、3，049，465(Wilkins)、3，061，503(Gould)、3，348，640(Thompson)、4，416，713(Brooks)、4，176，274(Lippera)和4，375，591(Sturm)中都有所揭示。本专利技术者具有不加新材料来焊接热塑构件方面的经验，发现金属丝实际上可能在被焊接的构件的热塑材料上烧出一些孔来。因此，在焊接两个热塑构件时增添新材料是非常重要的。且已揭示出一些其他形式的焊条。在这些焊条中，金属丝或金属条被一层比较厚的热塑材料所覆盖。这种焊条在美国专利2，983，306(Resnick)、美国专利3，506，519和加拿大专利837，562(Blumenkranz)、美国专利3，378，672和加拿大专利811，837(Blumenkranz)、以及法国专利1，072，800中都有所说明。本专利技术者发现，这种焊条的加热件离需要焊接的表面太远，因此在热塑构件的材料熔化以前，直接包围金属丝或金属条的塑料就烧坏了。这样，焊缝如果形成，质量也不好。法国专利1，072，800还揭示了一种方法，首先用粘合剂将焊条粘到一块板上，然后加上第二块板，再将这两块板焊接在一起。本专利技术者也增试过这种将焊条粘在适当位置的方法，然而发现使用粘合剂或双面胶带对焊缝的整体性有着不利影响，因为粘合剂和双面胶带起着污染物质的作用。这些污染物质妨碍了正在焊接的热塑构件和焊条之间必需的分子间键合作用。许多原有技术仅限于某些应用场合，并且也局限于焊接某些形状的构件。本专利技术的目的是通过提供一种改善的焊条、一种制造这种焊条的方法和设备、以及一些使用这种焊条的方法来克服原有技术的这些缺点。这种焊条由一个电阻件和一根实心的均匀热塑材料芯条构成。实心芯条用来向两个相邻的热塑构件之间的焊缝供给热塑材料。电阻件是由一组围绕实心芯条缠成螺旋形的导线或围绕实心芯条编织的金属丝构成。电阻件嵌在实心芯条中，使金属丝正好低于实心芯条的表面。或者，电阻件和实心芯条外涂上一层很薄的热塑材料。本专利技术的这种焊条可以提供较好的热分布，从而减少了过分加热和烧坏热塑材料。无论是实心芯条还是正在焊接的构件，热塑材料过热和烧坏都可能对焊缝质量产生不良影响。本专利技术还揭示了一种双焊条，这种焊条能做成各种形状，以便适合许多不同的应用场合。在使用时，焊条放置在需要焊接的两个热塑构件这间，然后向电阻件供电。同时，将这两个要焊接的构件压在一起。所加的一定强度的电流要保持一段时间，使得实心芯条和邻接的构件的部分的热塑材料软化、熔合，从而将这两个构件焊在一起。电阻件在焊缝中形成了机械加强筋，因此在这两个热塑构件之间得到了一条优良的焊缝。本专利技术还揭示了一种预先将焊条附着在相邻的热塑材料构件中的一个构件上来焊接相邻热塑材料构件的方法。本专利技术所提供的焊条和电熔焊接处理是非常通用的，可以用来焊接不同形状、不同大小的各种热塑构件。在说明本专利技术的一些具体实施例的这些附图中附图说明图1为本专利技术所提出的焊条的透视图;图2为图1所示焊条沿2-2所取的剖视图;图3为制造焊条的设备的原理图;图4为处在图3所示的生产阶段A的焊条的透视图;图5为图4所示焊条的剖视图;图6为尾销透视图;图7示出了用图1所示焊条进行热塑材料搭焊的大体过程;图8为用图7过程完成的焊缝的剖视图;图9示出了在两个弯曲构件之间进行对焊(如一根管子的纵向对焊)的情况;图10示出了图9的焊缝在完成后的情况;图11为示出用本专利技术对管道进行横向对焊的情况的透视图;图12为图11所示焊条的另一个实施例的透视图;图13为一根预先附着在一个热塑构件上的焊条的顶视图;图14为预先附着在一个热塑构件上的焊条的另一个实施例的透视图;图15为示出用熔合环借助管段的套筒接合进行横向对焊的透视图;图16为图15的剖视图;图17为熔合环的另一个实施例的透视图;图18为图17所示熔合环正视图;图19为图15在借助管段的榫接合进行横向对焊时的剖视图;图20为压扁了的双焊条的透视图;以及图21示出了用图20所示的压扁了的双焊条修补两个热塑板之间的裂缝的情况。图1和图2示出了本专利技术的焊条10，焊条10由一根热塑材料的实心芯条11和一个电阻件12构成。电阻件12接到焊条10两端的尾销15上，通过尾销15接到电源(未示出)上。实心芯条11和电阻件12的材料和尺寸根据具体应用的要求选定。例如，实心芯条11可以用诸如聚乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚丙烯和乙缩醛之类的热塑材料制成，而电阻件12可以用诸如不锈钢、镍铬合金、铁、锡钢合金之类的导电金属制成。为了说明起见，实心芯条11用高密度聚乙烯(HDPE)制成，电阻件12用不锈钢制成。实心芯条11和电阻件12在这个讨论中所介绍的尺寸选定为本专利技术的一个优选实施例的尺寸。可以理解，以下所讨论的这些尺寸和工作参数都与具体应用和材料选取有关。在原有技术中，以上所讨论的连接热塑构件的高速喷嘴技术是通过一个喷口来馈送热塑材料焊条的。这种原有技术的焊条有一种是直径为5毫米的挤压出来的高密度聚乙烯焊条。这种焊条对本专利技术来说是一种理想的实心芯条11。通常，在使用焊条10时，焊接场地的允许电压是有限制的。为了安全起见，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来焊接相邻的热塑材料构件的焊条，其特征是：所述焊条包括一根均匀的用所述热塑材料制成的实心芯条和一个由一组螺旋形地缠在所述实心芯条上的金属丝构成的电阻件，所述电阻件埋在所述实心芯条内接近所述实心芯条的表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧内斯特巴茨，尼克拉斯巴茨，罗伯特皮德，
申请(专利权)人：EO巴茨咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]