專利名稱：一種將由塑性材料制成的物品焊接起來的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用對焊工藝將由熱塑性塑料制成的物品焊接起來的方法，特別是一種焊接熱塑性塑料管的方法，但不限于此。其中待焊接在一起的熱塑性管以同軸關(guān)系固定在位，其端部加熱，并將兩塑性管壓在一起。
從標題字“加熱原件對焊”可知這種方法。其中焊接操作以兩步法順序進行，即，加熱階段和連接階段。
在WO95/11124的公開文本中，公開了一種將管的端部焊接在一起的對焊機，其中待焊接的端部由一夾緊機構(gòu)以同軸關(guān)系固定。該焊接機包括一測量周圍溫度的傳感器，一計時器和一線性測量傳感器。為監(jiān)控連接操作和冷卻操作，建議根據(jù)所測量的周圍溫度確定一預定的冷卻周期。根據(jù)本發(fā)明的示教，在被焊接的部分冷卻到這樣的程度，即，焊縫有足夠的強度，使得所述部分能從夾緊機構(gòu)中移出，之前必須經(jīng)過預定的時間周期。在前述的線性測量傳感器一檢測到管的端部彼此相對移動一定量時就啟動用于計冷卻周期的計時器。由于管的端部的相對移動，應(yīng)當能確定管端部的相互穿過已經(jīng)發(fā)生，從而能保證有效的焊接。即使在此方法中周圍溫度是用于確定物品被焊接在一起的強度，也不需要考慮所有的用于可靠焊接的參數(shù)。
EP0535454A2的公開文本中公開了一種用于將由熱塑性塑料制成的管焊接在一起的裝置。在此由加緊機構(gòu)將管子固定在同軸關(guān)系，其中設(shè)置一互動杠桿來放置至少兩個加緊機構(gòu)中的一個，所述裝置包括一工藝控制裝置，該工藝控制裝置包含儲存管子尺寸和管子材料等與可靠焊接相關(guān)的參數(shù)的數(shù)據(jù)儲存裝置。此外所述工藝控制裝置有一個顯示屏并可操作地與檢查裝置相連。在焊接工藝中，顯示屏顯示相關(guān)的焊接參數(shù)，這樣即使裝置是用手操作的，也或多或少包含誤操作。
最后DE2923205C2的公開文本公開了一種方法和一種裝置用于將熱塑性塑料制成的中空成型件無縫地連接在一起。其中中空成型件被加緊固定在一起，使得其端面彼此接觸，并在接觸區(qū)域由加熱裝置繞著周圍區(qū)域加熱。在中空成型件的內(nèi)部，插入體積可變的支承裝置。由于加熱裝置環(huán)繞兩個成型件的端部區(qū)域，并且由于在連接過程中，支承裝置在壓力下固定，所要求的用于將兩個中空成型件連接在一起的壓力能由中空成型件的熱膨脹提供。
所有熱塑性管和塑性物品的方法和裝置的共同點在于在冷卻階段獲得的連接壓力用于監(jiān)控連接工藝。此順序可記為通道-壓力-電-時間周期-圖。這種工藝順序?qū)附淤|(zhì)量是必要的。
然而另人驚奇的是在無數(shù)次的試驗中發(fā)現(xiàn)對高等級和可重復進行的焊接，其它參數(shù)也是必要的。
本發(fā)明的目的在于提供一種用對焊工藝將熱塑性塑料制成的物品焊接在一起的方法，特別是將熱塑性塑料管焊接在一起的方法，但不限于此，在可重復的方式中在最短的時間內(nèi)產(chǎn)生高質(zhì)量的和絕對可靠的連接。
為滿足上述和其它目的，本發(fā)明提供一種用對焊工藝將由熱塑性塑料制成的物品焊接在一起的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法，首先將待焊接在一起的兩件物品由加緊裝置以同軸關(guān)系固定在位。然后由能放置在兩件物品之間的加熱裝置加熱待焊接在一起的兩件物品，從而在兩件物品的每個自由端區(qū)產(chǎn)生熔融焊接區(qū)。焊接區(qū)一達到適當?shù)臏囟?，待焊接在一起的兩件物品被壓在一起產(chǎn)生一凸起。
最后連續(xù)檢測凸起的溫度和根據(jù)TM(t)=0∫t(TBT,t)dt計算前述焊接區(qū)內(nèi)部的材料的溫度，直至到達物品能從加緊裝置中移出的溫度。在上述公式中，TM(t)表示焊接區(qū)內(nèi)部相對時間的溫度，TBT表示凸起表面的溫度，t表示時間。
下面將參照附圖進一步來描述本發(fā)明，其中
圖1示出適于實施本發(fā)明的方法的對焊裝置的示意截面圖；圖2示出溫度-時間-冷卻圖。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在已知的對焊熱塑性塑料管的方法中，只有在冷卻階段檢測待焊接在一起的兩個管子之間的接觸壓力。然而本發(fā)明人已經(jīng)認識到焊接區(qū)的強度是已經(jīng)到達冷卻階段終點的實際標準。在確定的冷卻時間周期的終點，周圍溫度為40℃，焊接區(qū)材料內(nèi)部的溫度比5℃的周圍溫度高30℃?？紤]到周圍溫度的影響對本發(fā)明的方法是很主要的。因此冷卻周期可以以此方式來控制，能確保焊接區(qū)的所需的材料強度。
圖1是實施本發(fā)明的方法的裝置的示意截面圖。圖1中示出的對焊裝置特別適合于將由熱塑性材料制成的兩個管子2焊接在一起。管2的前面由參數(shù)2a表示。兩個管子夾在對焊裝置中，該對焊裝置有一裝置以由加緊裝置3接觸加熱或非接觸加熱前面2a。
一紅外線傳感器5通向焊接區(qū)，即，管2的兩個前表面2a彼此靠著的區(qū)域，并檢測焊接區(qū)管子材料的溫度。更具體而言，紅外傳感器5檢測焊接過程中形成的焊接凸起的表面溫度。在冷卻階段，在實際的焊接過程之后，電子控制單元4連續(xù)記錄紅外傳感器5的輸出信號，并進一步處理，如下面所述。
冷卻時間階段的長度由焊接區(qū)內(nèi)部的最大材料溫度TM確定。該溫度由紅外傳感器5得出的信號積分計算出的。
特別是，該溫度根據(jù)公式TM(t)=0∫t(TBT,t)dt計算出。其中TM(t)表示焊接區(qū)內(nèi)部相對時間的溫度，TBT表示凸起表面的溫度，t表示時間。
根據(jù)本發(fā)明的方法無論是在恒溫冷卻還是在變化冷卻時，都能在變化的冷卻條件之下，確定焊接區(qū)內(nèi)部的材料溫度。因此能確保在冷卻階段結(jié)束時焊接接頭所需的強度。此外還可能通過強加的冷卻縮短冷卻下降周期。冷卻空氣傳送組件6有以下方法能增強冷卻的效果-由風扇冷卻(高流量氣流，低壓力)或-由氣體壓縮機冷卻(低流量氣流，高壓力)這種冷卻組件6能和對焊裝置1制成一體，或，優(yōu)選地它能作為一附件加入對焊機1中。
一旦凸起內(nèi)部的材料溫度低于預定的指定值，就結(jié)束冷卻時間周期。
圖2以舉例形式示出焊接操作的冷卻下降軌跡。軌跡11示出焊接凸起13表面的材料溫度。在將管14的軟化的端部壓在一起時，由于預定量的熱能進入管14的端部，而產(chǎn)生焊接凸起13。第二軌跡15示出有效測得的管14的壁的溫度。虛線15示出管14的壁的溫度的計算過程。很明顯管壁的溫度計算過程和有效的測量過程實際上是一致的。
權(quán)利要求
1．一種用對焊工藝將由熱塑性塑料制成的物品焊接在一起的方法，包括以下步驟用夾緊裝置將待焊接在一起的兩件物品以同軸關(guān)系固定在位；用能放置在待焊接在一起的兩件物品之間的加熱裝置加熱待焊接在一起的兩件物品，以在待被焊接在一起的兩件物品的自由端部分產(chǎn)生熔融焊接區(qū)域，將兩件待被焊接在一起的物品壓在一起以產(chǎn)生一凸起，其特征在于所述凸起的溫度被連續(xù)檢測，并且所述焊接區(qū)內(nèi)部的材料溫度根據(jù)公式TM(t)=0∫t(TBT,t)dt計算，在上述公式中，TM(t)表示焊接區(qū)內(nèi)部相對時間的溫度，TBT表示凸起表面的溫度，t表示時間。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將待被焊接在一起的兩件物品壓在一起以產(chǎn)生凸起的步驟之后，冷卻所述焊接區(qū)的步驟。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的進一步冷卻由冷卻風扇進行。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的進一步冷卻由噴吹加壓空氣進行
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述加熱兩件物品的步驟是接觸加熱或非接觸加熱。
全文摘要
一種用對焊工藝將由熱塑性塑料制成的物品焊接在一起的方法,其中用夾緊裝置將待焊接在一起的兩件物品以同軸關(guān)系固定在位。然后用能放置在待焊接在一起的兩件物品之間的加熱裝置加熱待焊接在一起的兩件物品。一旦焊接區(qū)到達適當?shù)臏囟?將兩件待被焊接在一起的物品壓在一起以產(chǎn)生一凸起。最后連續(xù)檢測所述凸起的溫度,并且根據(jù)公式T
文檔編號B29C65/20GK1210064SQ98116120
公開日1999年3月10日 申請日期1998年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月1日
發(fā)明者P·豪格, J·維爾梅林格 申請人:喬治費希爾管路系統(tǒng)公開股份有限公司