CN110815797B - Pvc-o管弯头的制作方法及用于制作pvc-o管弯头的弯头模具 - Google Patents

Pvc-o管弯头的制作方法及用于制作pvc-o管弯头的弯头模具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PVC‑O管弯头的制作方法及用于制作PVC‑O管弯头的弯头模具，其中制作方法包括以下步骤：S1、将待加工的PVC‑U直管弯曲至设定角度，制得PVC‑U弯管；S2、将经步骤S1制得的PVC‑U弯管放入弯头模具中，然后在弯头模具内通过加热和加压的方式使PVC‑U膨胀到设定尺寸，之后再使其冷却，进而制得PVC‑O弯管；S3、将经步骤S2制得的PVC‑O弯管从弯头模具中取出，并切除两端的多余部分，进而制得PVC‑O管弯头；其中，所述弯头模具的内径大小与预制得的PVC‑O管弯头的外径大小一致。在本方法中，发明人摈弃了现有的热煨弯工艺的思路，采用的是先弯曲再取向的两步法，巧妙制得了PVC‑O弯管，解决了直接采用现有的热煨弯工艺进行弯曲加工时，PVC‑O管材会发生解取向回缩的问题。

Description

PVC-O管弯头的制作方法及用于制作PVC-O管弯头的弯头模具
技术领域
本发明涉及PVC-O管材生产领域，尤其涉及PVC-O管弯头的制作方法。
背景技术
中国的PVC工业，在2003年之前处于乙烯法和电石法并存的平稳发展期，国内生产量仅满足需求的50％，由于对进口PVC实施反倾销以及国际原油价格的不断上涨，促使中国PVC工业进入高速增长期。
在此大背景的推广下，PVC管道行业也逐渐的发展起来，PVC排水行业逐渐的占领了市场的主流，但是在PVC给水方面，由于普通的PVC管材强度、韧性、抗冲击、抗疲劳方面比钢管、PE给水管都有较大得劣势，导致近年来PVC给水管材逐渐被市场所淘汰。但近些年我国逐渐新兴了一种双轴取向PVC-O管材，其经过了分子链的重新排列之后，获得了高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的巨大优良性能，使得PVC-O给水管重新占领了给水市场的主流。
在一些地形复杂的山地环境中，由于弯道非常的多，因此会使用到很多弯头。对于弯头而言，目前的钢塑管件价格较为昂贵，且使用寿命不超过20年，难以满足市场的要求，而普通的PVC注塑管件又存在承压能力不够，最高只能达到0.4MPa，远低于PVC-O管材的0.8-2.0MPa，对于AGR管件而言，虽然能在材料等级和承压能力上与PVC-O管材匹配，但由于AGR管件不能生产出大口径的管件，因此在尺寸上与PVC-O管材无法匹配。
因此，由于上述材质的弯头均存在相应的弊端，发明人便考虑到能否直接加工PVC-O管弯头(目前国内暂时没有可靠、简单的PVC-O管弯头的制造方法)，以替代上述材质的弯头，使弯头的使用寿命、材料等级、压力等级、配套尺寸等方面相对于其他材质的弯头具有一定优势。
目前在加工大口径弯头时，常采用的技术为热煨弯加工，即在热状态下(即较高温度)将管道煨制使其弯曲，目前的热煨弯头的材料有铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等。而由于PVC-O管材是在将PVC坯管加热到高弹态温度后进行双轴取向拉伸而形成的具有抗冲抗压的优良管材，因此若直接采用热煨弯的方法进行弯曲加工，必须先将管材再次加热到高弹态温度(即90±5℃)下后才能进行弯曲，然而PVC-O管材具有一个天然的缺陷，就是在高温下会发生解取向回缩，如当管材温度在60℃的环境下持续1个小时，管材外径会收缩至原来的98％，当管材温度在70℃的环境下持续1个小时，管材外径会收缩至原来的85％，当管材温度在85℃的环境下持续1个小时，管材外径会收缩至原来的57％(也即收缩至双轴取向拉伸前坯管的尺寸)。
因此，由于其材料的特殊性(即热煨弯时会发生解取向回缩)，所以制作PVC-O管弯头时不能直接对PVC-O直管进行热煨弯，这导致PVC-O管弯头的制作工艺通常较为复杂，或者所制得的弯头的质量不宜控制。
基于上述原因，发明人欲另外研究一种简单可靠的PVC-O管弯头制作方法，一方面能避免在制作过程中管材发生解取向回缩，另一方面还能保证工艺简单、质量可控有保障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何避免PVC-O管发生解取向回缩的问题，通过简单可靠的方法制作出PVC-O管弯头。
为解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：
PVC-O管弯头的制作方法，其包括以下步骤：
S1、将待加工的PVC-U直管弯曲至设定角度，制得PVC-U弯管；
S2、将经步骤S1制得的PVC-U弯管放入弯头模具中，然后在弯头模具内通过加热和加压的方式使PVC-U膨胀到设定尺寸，之后再使其冷却，进而制得PVC-O弯管；
S3、将经步骤S2制得的PVC-O弯管从弯头模具中取出，并切除两端的多余部分，进而制得PVC-O管弯头；
其中，所述弯头模具的内径大小与预制得的PVC-O管弯头的外径大小一致。
上述方法的有益效果是：发明人没有直接对PVC-O直管进行弯曲，而是先将PVC-U管弯曲后，然后再对其进行取向加工，因此在取向加工的过程中，PVC-U弯管经过双向拉伸后便能制成PVC-O弯管，此过程不存在解取向时管材回缩的问题，即，发明人摈弃了现有的热煨弯工艺的思路，而采用了先弯曲再取向的两步法巧妙的制得了PVC-O弯管，解决了直接采用现有的热煨弯工艺进行弯曲加工时，PVC-O管材会发生解取向回缩的问题，且所采用的方法工艺简单，质量可控有保障。所制得的PVC-O管弯头可用于PVC-O管给水管路的弯道连接，因此可不再使用钢塑弯头或可减少钢塑弯头的使用量，大大降低了成本，同时还能使弯头的使用寿命、材料等级、压力等级得到提高，十分益于大量推广应用。
进一步的，步骤S1中，采用热煨弯的方式将PVC-U直管弯曲成PVC-U弯管。
进一步的，步骤S2中，所采用的弯头模具包括可开合的上模和下模，且上模和下模的壁面均设置有若干排气孔。
进一步的，步骤S2中，加热和加压所采用的方式是向PVC-U弯头内通入25Mpa、95℃±2℃的压缩空气。
配合上述方法，本发明还提供了一种用于制作PVC-O管弯头的弯头模具，其包括结构相互对称且可开合的上模和下模，上模和下模均为弯曲结构，且壁面均设置有若干排气孔。
进一步的，所述上模和下模的两端均具有口径扩大的用于形成管件承口的结构。
附图说明
图1是具体实施方式中PVC-O管弯头制作方法第一步的参考图；
图2是具体实施方式中PVC-O管弯头制作方法第二步的参考图；
图3是具体实施方式中PVC-O管弯头制作方法第三步的参考图；
图4是具体实施方式中PVC-O管弯头制作方法中第三步所制得的PVC-O弯管的示意图；
图中标记为：1-第一锁紧部件，2-第二锁紧部件，3-下模，5-顶板，11-第一套头，12-第一端板，13-第一插管，14-出气孔，21-第二套头，22-第二端板，23-第二插管，31-排气孔，32-弧形凹槽。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
可参见图2，本发明首先提供了一种用于制作PVC-O管弯头的弯头模具，其包括可开合的上模(图中未示出)和下模3，上模和下模3的结构一致且相互对称，上模和下模3均为弯曲结构，且壁面均设置有若干微小的排气孔31。
为了使经该弯头模具成型后的管材具有承口，可以将上模和下模3的一端或两端设计成口径扩大的结构；当管材成型后，经过适当的剪切，便能在管材的一端或两端留有承口，以便与直管连接。另外，还可在口径扩大的位置设置一圈弧形凹槽32，以使得到的管材具有R形承口结构，在与直管连接时起到固定作用。
所述的下模3还可配置用于对管材进行定位的顶针机构，该顶针机构包括多个顶板5，各顶板5的上表面均为弧面且弧度与下模3内壁的弧度一致，各顶板5均配置有弹簧，当弹簧处于自然状态时，在弹簧的作用下顶板5相较于下模3内壁凸起，以便放置管材时对管材进行定位，当管材膨胀时，管材外壁可以顶推顶板5使其压缩弹簧并移动至上表面与下模3内壁重合的位置，以保证成型后的管材外壁平滑无凹凸，当管材成型冷却后，可按压连接于顶板5下方的杆件，使顶板5再次相对于下模3内壁凸起，以便脱模时将管材从下模3中顶出。
另外，参见图1，本发明还提供了一种用于弯曲PVC-U直管的锁紧装置，该锁紧装置包括分别用于对PVC-U管两端进行锁固的第一锁紧部件1和第二锁紧部件2。
所述的第一锁紧部件1包括第一套头11、第一端板12以及第一插管13；第一套头11的中部开设有一圆孔，且该圆孔的内径略大于待弯曲的PVC-U直管的外径，以确保第一套头11能够套于PVC-U直管的外侧且不会太松；第一端板12固定于第一套头11的一侧；第一插管13垂直固定于第一端板12上并穿过第一套头11中部的圆孔后继续延伸一段距离，第一端板12的中部设置有开口，且该开口与第一插管13内部的空腔连通，第一插管13远离第一端板12的一端封闭，四周均匀开设有多个出气孔14。
所述的第二锁紧部件2包括第二套头21、第二端板22以及第二插管23；第二套头21的中部开设有以圆孔，且该圆孔的内径同样略大于待弯曲的PVC-U直管的外径，以确保第二套头21能够套于PVC-U直管的外侧且不会太松；第二端板22固定于第二套头21的一侧；第二插管23垂直固定于第二端板22上并穿过第二套头21中部的圆孔，第二端板22的中部设置有开口，且该开口与第二插管23内部的空腔连通，第二插管23远离第二端板22的一端开口。
本锁紧装置使用时，第一锁紧部件1和第二锁紧部件2分别用于对待弯曲的PVC-U直管的两端进行锁固；锁固后，第一套头11和第二套头21分别外套于PVC-U直管的两端，第一插管13和第二插管23分别从PVC-U直管的两端插入管材内腔中。另外，使用时还可将第一锁紧部件1和第二锁紧部件2安装于机架上且保证两者同轴线(即第一套头11和第二套头21中部的圆孔同轴线，以及第一插管13和第二插管23同轴线)，并且其中一个锁紧部件可绕两者之间轴线上的中点水平转动。
在提供了上述弯头模具和上述锁紧装置之后，本发明还提供了一种PVC-O管弯头的制作方法，该方法运用到上述弯头模具和锁紧装置，其包括以下步骤：
第一步：参见图1，选取一段一定长度的PVC-U直管作为制作PVC-O管弯头的胚管4a，然后用第一锁紧部件1和第二锁紧部件2分别锁固该胚管4a的两端，其中，第一锁紧部件1和第二锁紧部件2均安装于机架上，且锁紧胚管4a后，第一锁紧部件1和第二锁紧部件2同轴线，并且其中一个锁紧部件可绕两者之间轴线上的中点水平转动；锁固后，将胚管4a整体移至恒温加热箱内，然后将整段胚管4a加热至95±5℃，稍作等待后停止加热，然后将胚管4a移出恒温加热箱，之后转动第二锁紧部件2，使胚管4a沿图1所示的方向逆时针转动，直至将胚管4a弯曲至所需的角度，由此便制得特定弯曲角度的PVC-U弯管4b；
第二步：参见图2，向弯头模具通入高温流体介质，使其预热至设定温度；之后打开弯头模具的上模(此时各顶板5相对于下模3内壁凸起)，然后将经第一步制得的PVC-U弯管4b放入下模3中，并通过各顶板5定位，之后再合上模具，然后使第一锁紧部件1和第二锁紧部件2分别与弯头模具的两端保持固定，以避免PVC-U弯管4b在模具内发生移动；
第三步：由第一锁紧部件1向PVC-U弯管内通入25Mpa、95℃±2℃的压缩空气，并保温保压维持15秒左右；压缩空气进入第一插管13后，由第一插管13四周的出气孔14流出进入到PVC-U弯管内，然后再由PVC-U弯管的一端流向另一端后从第二插管23流出；由于压缩空气的压强、温度较高，且温度达足以使PVC-U管进入高弹态，因此在流经PVC-U弯管的过程中，压缩空气会逐渐将弯管撑大使其膨胀直至与弯头模具的内壁贴合(参见图3)，与此同时，顶针机构的各顶板5会移动至上表面与下模3内壁重合的位置；待管材完全膨胀成型后，将压缩空气切换为25Mpa、25℃±2℃并维持15秒左右，以使管材逐渐冷却定型，之后便制得PVC-O弯管4c；
第四步：关闭压缩空气，使第一锁紧部件1和第二锁紧部件2与弯曲模具分离，然后打开弯曲模具的上模，启动顶针机构3，使各顶板5向上移动将PVC-O弯管4c从下模3中顶出，然后将PVC-O弯管4c从模具中取走(参见图4)；之后，将PVC-O弯管4c两端的多余部分切除(如沿图4中的虚线d1、d2进行切割)，便可得到PVC-O管弯头。
在本方法中，发明人摈弃了现有的热煨弯工艺的思路，采用的是先弯曲再取向的两步法，巧妙制得了PVC-O弯管；解决了直接采用现有的热煨弯工艺进行弯曲加工时，PVC-O管材会发生解取向回缩的问题。
所制得的PVC-O管弯头可用于PVC-O管给水管路的弯道连接，因此可不再使用钢塑弯头或可减少钢塑弯头的使用量，大大降低了成本，同时还能使弯头的使用寿命、材料等级、压力等级得到提高，十分益于大量推广应用。
在本发明的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.PVC-O管弯头的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将待加工的PVC-U直管弯曲至设定角度，制得PVC-U弯管；
S2、将经步骤S1制得的PVC-U弯管放入弯头模具中，然后在弯头模具内通过加热和加压的方式使PVC-U膨胀到设定尺寸，之后再使其冷却，进而制得PVC-O弯管；
S3、将经步骤S2制得的PVC-O弯管从弯头模具中取出，并切除两端的多余部分，进而制得PVC-O管弯头；
其中，所述弯头模具的内径大小与预制得的PVC-O管弯头的外径大小一致；所述弯头模具包括可开合的上模和下模，上模和下模的结构一致且相互对称，上模和下模均为弯曲结构，且壁面均设置有若干微小的排气孔；步骤S2中，加热和加压所采用的方式是向PVC-U弯头内通入25Mpa、95℃±2℃的压缩空气。
2.根据权利要求1所述的PVC-O管弯头的制作方法，其特征在于，步骤S1中，采用热煨弯的方式将PVC-U直管弯曲成PVC-U弯管。
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