CN115091765A - 一种非金属管路与接头感应式焊接方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非金属管路与接头感应式焊接方法及装置，涉及非金属焊接技术领域，包括以下步骤：S1：将非金属管路与非金属管接头待焊部位压装套接，得到总成半成品，非金属管接头的待焊部位内嵌有电磁材料的植入物；S2：将总成半成品的待焊部位装入感应线圈中心位置，启动高频感应设备，通过感应线圈加热植入物，熔化总成半成品的待焊部位；S3：达到预定焊接时间后，关闭高频感应设备，总成半成品的待焊部位冷却凝固成型，得到非金属管路与非金属管接头的焊接总成组件。本发明提供的非金属管路与接头感应式焊接方法及装置，操作简单，焊接质量可靠，加工成本和设备投入更低廉。

Description

一种非金属管路与接头感应式焊接方法及装置

技术领域

本发明涉及非金属焊接技术领域，特别是涉及一种非金属管路与接头感应式焊接方法及装置。

背景技术

随着技术的发展，能源节约已经成为必然和社会共识。各种管路的设计连接方式都是朝向以塑代钢、节省能源、使用方便的方向发展，安全高效、生产设备一机多用等特点更是设计应用的发展方向。非金属管路、管件总成作为汽车行业和市政管道行业当中重要的一员也不例外。

针对管路连接方法，目前传统的有竹节式连接，卡套式连接，其中竹节式连接和卡套式连接方法已经不能满足工作压力超过1Mpa，环境介质温度超过125℃的长期的使用需求，还有更新的就是非金属管路与接头的焊接方法，在焊接方面主要又分以下几种：

1、热熔焊接法，是指将非金属管道在特定的温度和压力下进行高温熔融对接，然后进行保压冷却，使得非金属管道的端面进行重结晶，优点：简单有效，缺点：主要采用人工手工操作，热熔工具始终保持高温状态下管路管件的装入拔下均需双手协同完成，很容易被烫伤，另外，由于受到焊接工艺的影响以及焊接人员的技术水平的影响，热熔焊接非金属管道的焊接位置容易出现冷焊、过焊、及融合面缺陷等焊接缺陷，这样就导致非金属管材的力学性能明显下降，缩短了非金属管材的使用寿命。同时热熔工具工作时产生的热源对相邻物品造成危险。

2、旋转摩擦焊接法，管路和管件在焊接过程中由管件高转速与管路摩擦产生热量使管件本体材料和管路材料的融化完成焊接，优点：节约能耗，设工艺计简单，缺点：如果工装或操作过程稍有偏心则出现焊接壁厚不均匀和堆料的现象，同时由于摩擦容易产生细小颗粒杂质，导致产品不良。

3、激光焊接法，现有激光焊接法首先对材料就有很高的要求，要确定焊接管件(非金属管件)必须采用透光材料，而非金属管材必须属于吸光发热可熔化的材料，否则则不能有效的焊接，而且非金属激光焊接设备的关键技术一直被国外同行业所把持，设备投入成本非常高，维修周期长，由于属于指定位置热熔，所以对焊接工装精度要求也非常高。

发明内容

本发明的目的是提供一种非金属管路与接头感应式焊接方法及装置，以解决上述现有技术存在的问题，操作简单，焊接质量可靠，加工成本和设备投入更低廉。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种非金属管路与接头感应式焊接方法，包括以下步骤：

S1：将非金属管路与非金属管接头待焊部位压装套接，得到总成半成品，所述非金属管接头的待焊部位内嵌有电磁材料的植入物；

S2：将所述总成半成品的待焊部位装入感应线圈中心位置，启动高频感应设备，通过所述感应线圈加热所述植入物，熔化所述总成半成品的待焊部位；

S3：达到预定焊接时间后，关闭所述高频感应设备，所述总成半成品的待焊部位冷却凝固成型，得到所述非金属管路与所述非金属管接头的焊接总成组件。

优选的，步骤S2中的加热温度控制在200～350℃之间，加热时间精度控制在1秒以内。

本发明还提供一种非金属管路与接头感应式焊接装置，采用以上所述的非金属管路与接头感应式焊接方法，包括预装配工装和所述高频感应设备；所述预装配工装包括底座、夹紧组件、滑块、定位组件和推压组件，所述夹紧组件设置于所述底座上表面，用于加紧所述非金属管路，所述滑块滑动设置于所述底座上表面，所述定位组件固定于所述滑块朝向所述夹紧组件的一面上，所述定位组件用于定位安装所述非金属管接头，使所述非金属管接头的待焊部位与所述非金属管路的待焊部位同轴线，所述推压组件设置于所述底座上表面，通过所述推压组件能够推动所述滑块朝向所述夹紧组件滑动，将所述非金属管接头的待焊部位与所述非金属管路的待焊部位压装套接，得到所述总成半成品；所述高频感应设备包括所述感应线圈，所述感应线圈用于套装于所述总成半成品的待焊部位上对所述植入物进行加热。

优选的，所述夹紧组件包括两个夹紧块，两个所述夹紧块对称设置于所述底座上表面一端，两个所述夹紧块相对的一面上均设有夹紧槽。

优选的，所述定位组件包括压紧销轴和接头定位销，所述压紧销轴和所述接头定位销的一端均固定于所述滑块朝向所述夹紧组件的一面上，所述压紧销轴用于插入所述非金属管接头内，所述接头定位销用于插入所述非金属管接头上的定位孔中。

优选的，所述推压组件包括偏心轮和扳手，所述偏心轮通过偏心轴转动连接在所述底座上表面并位于所述滑块远离所述夹紧组件的一侧，所述扳手与所述偏心轮连接，通过所述扳手能够带动所述偏心轮旋转，所述偏心轮旋转能够推动所述滑块朝向所述夹紧组件移动。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的非金属管路与接头感应式焊接方法及装置，通过电磁感应由焊接部位的电磁材料的植入物由内向外的发热，使管路和接头的接触面相互熔融，从而达到焊接的目的，对工装精度要求低，轻微偏差不会对焊接质量造成影响，对管路材料的透光和管路材料吸光没有量化要求，操作简单，焊接质量可靠，加工成本和设备投入更低廉，提高了焊接质量和生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中总成半成品预装配示意图；

图2为本发明中预装配好的总成半成品结构示意图；

图3为本发明中高频感应设备的主视结构示意图；

图4为图3中高频感应设备的俯视结构示意图；

图5为本发明中高频感应设备焊接过程管路位置示意图；

图中：10-预装配工装、11-底座、12-夹紧组件、121-夹紧块、13-滑块、14-定位组件、141-压紧销轴、142-接头定位销、15-推压组件、151-偏心轮、152-扳手、153-偏心轴、20-高频感应设备、21-感应线圈、211-中心位置、212-下平面、30-非金属管路、40-非金属管接头、401-定位孔、50-总成半成品、501-上平面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种非金属管路与接头感应式焊接方法及装置，以解决现有技术存在的问题，操作简单，焊接质量可靠，加工成本和设备投入更低廉。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图5所示，本实施例提供一种非金属管路与接头感应式焊接方法，包括以下步骤：

S1：将非金属管路30与非金属管接头40待焊部位压装套接，得到总成半成品50，非金属管接头40的待焊部位内嵌有电磁材料的植入物；

S2：将总成半成品50的待焊部位装入感应线圈21中心位置，启动高频感应设备20，通过感应线圈21加热植入物，熔化总成半成品50的待焊部位；

S3：达到预定焊接时间后，关闭高频感应设备20，总成半成品50的待焊部位冷却凝固成型，得到非金属管路30与非金属管接头40的焊接总成组件。

焊接过程通过电磁感应由焊接部位的电磁材料的植入物由内向外的发热，使管路和接头的接触面相互熔融，从而达到焊接的目的，对工装精度要求低，轻微偏差不会对焊接质量造成影响，对管路材料的透光和管路材料吸光没有量化要求，操作简单，焊接质量可靠，加工成本和设备投入更低廉，由于感应加热只发生在两种零件接触的界面处，热量不必从外源或经由母材传至所需位置，所以焊接速度很快，提高了焊接质量和生产效率。

本实施例中，为保证焊接效果，步骤S2中的加热温度控制在200～350℃之间，加热时间精度控制在1秒以内。

一种非金属管路与接头感应式焊接装置，采用以上所述的非金属管路与接头感应式焊接方法，包括预装配工装10和高频感应设备20；预装配工装10包括底座11、夹紧组件12、滑块13、定位组件14和推压组件15，夹紧组件12设置于底座11上表面，用于加紧非金属管路30，滑块13滑动设置于底座11上表面，定位组件14固定于滑块13朝向夹紧组件12的一面上，定位组件14用于定位安装非金属管接头40，使非金属管接头40的待焊部位与非金属管路30的待焊部位同轴线，推压组件15设置于底座11上表面，通过推压组件15能够推动滑块13朝向夹紧组件12滑动，将非金属管接头40的待焊部位与非金属管路30的待焊部位压装套接，得到总成半成品50；高频感应设备20包括感应线圈21，感应线圈21用于套装于总成半成品50的待焊部位上对植入物进行加热。结构简单，操作方便，便于将非金属管路30与非金属管接头40进行预装配，以通过感应加热焊接成型，对工装精度要求低，轻微偏差不会对焊接质量造成影响，焊接速度快，降低加工成本和设备投入成本，提高了焊接质量和生产效率。

本实施例中，夹紧组件12包括两个夹紧块121，两个夹紧块121对称设置于底座11上表面一端，两个夹紧块121相对的一面上均设有夹紧槽，将非金属管路30置于夹紧槽中，两个夹紧块121合并将非金属管路30夹紧于夹紧槽中，结构简单，操作方便。

本实施例中，定位组件14包括压紧销轴141和接头定位销142，压紧销轴141和接头定位销142的一端均固定于滑块13朝向夹紧组件12的一面上，压紧销轴141用于插入非金属管接头40内，接头定位销142用于插入非金属管接头40上的定位孔401中。通过压紧销轴141和接头定位销142将非金属管接头40进行定位安装，便于将非金属管接头40与非金属管路30压装套接进行预装配。

本实施例中，推压组件15包括偏心轮151和扳手152，偏心轮151通过偏心轴153转动连接在底座11上表面并位于滑块13远离夹紧组件12的一侧，扳手152与偏心轮151连接，通过扳手152能够带动偏心轮151旋转，偏心轮151旋转能够推动滑块13朝向夹紧组件12移动，结构简单，操作方便。

具体总成焊接过程共分为三个阶段描述：

第一阶段

管路压装：将非金属管路30与非金属管接头40放入预装配工装10中，如图1所示，两个夹紧块121合并将非金属管路30夹紧，拉动扳手152使其带动偏心轮151转动，偏心轮151带动滑块13、压紧销轴141与接头定位销142一起移动，将力作用到非金属管接头40端部和定位孔401的端面，沿着非金属管路30的轴线方向，将非金属管接头40引入非金属管路30端部，并将非金属管路30压入到非金属管接头40预留长度位置，完成总成半成品50的预装配；

第二阶段

感应加热：将预装配的总成半成品50装入到感应线圈21的中心位置211处，确认产品在感应线圈21的中心位置211后，调整总成半成品50的位置，使预装配的总成半成品50的上平面501与感应线圈21的下平面212平齐，接通电源启动高频感应设备20，使感应线圈21对总成半成品50装配位置产生磁场，通过电磁感应由焊接部位的植入物由内向外发热，通过热传导依次加热，熔化周围的热塑性管路和接头。由于随着离感应线圈21的距离的增加，电磁场呈指数衰减，所以接头应尽可能靠近感应线圈21的中心位置211，以便更大限度加热植入物；为保证焊接效果，一般加热温度控制在200～350℃之间，加热时间精度控制在1秒以内；

第三阶段

焊接好的非金属零件的冷却和拆卸：焊接作业停止后，让非金属管接头40与非金属管路30相对位置保持不变持续几秒钟，使其冷却凝固成型，形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度；在达到预定焊接时间之后，设备自动切断电源，然后移走焊接总成组件，重复进行下一个待焊组件的焊接。

本发明不限于采用夹紧块夹持、偏心轮和扳手压入的结构，其他夹持及压入结构(例如采用气缸夹持、压入或增加伺服机构夹持或压入等)亦在本发明保护范围内。

本发明由于在预装配时已经保证了管路与接头的居中同轴，装入时没有热源产生，高频感应设备20的感应线圈21本身内部是冷却循环水，所以有效防止了被烫伤的危险的发生，且操作流程简单方便，不会焊歪，也不会产生细小颗粒杂质，可便捷快速的进行焊接加工。

高频感应焊接过程中，感应线圈21中心位置对于零件中其他金属零件也会产生一定的感应加热效果，所以在焊接过程中应避免其他金属物质在感应线圈内部或感应线圈中心位置，以免造成其他影响。

高频感应设备20的功率范围为1～20kW，较大零件或较长接头的零件需较高的功率输出，功率输出也与半成品零件与感应线圈之间耦合距离相关，随着距离的增加而功率增加。焊接过程主要调控高频感应设备20的功率、焊接时间、保持时间、焊接压力、冷却时间等参数，零件和工作线圈(感应线圈21)的设计、磁场频率(感应焊工作频率根据加热元件即植入物的成分进行选择)、电磁材料等根据不同产品结构要求单独设计。

焊接时可以根据不同产品设计与产品相符合的半自动工装，以满足产品上料时与感应线圈的位置，焊接完成后能够自动下料，从而提高生产效率。工作线圈的作用是提供绕过接头的磁场，它必须与感应发生器的功率输出相配，其设计必须降低高频时起弧或过载的倾向。工作线圈应符合零件外形，必要时要为每个零件量身定做。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种非金属管路与接头感应式焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将非金属管路与非金属管接头待焊部位压装套接，得到总成半成品，所述非金属管接头的待焊部位内嵌有电磁材料的植入物；

S2：将所述总成半成品的待焊部位装入感应线圈中心位置，启动高频感应设备，通过所述感应线圈加热所述植入物，熔化所述总成半成品的待焊部位；

S3：达到预定焊接时间后，关闭所述高频感应设备，所述总成半成品的待焊部位冷却凝固成型，得到所述非金属管路与所述非金属管接头的焊接总成组件。

2.根据权利要求1所述的非金属管路与接头感应式焊接方法，其特征在于：步骤S2中的加热温度控制在200～350℃之间，加热时间精度控制在1秒以内。

3.一种非金属管路与接头感应式焊接装置，采用权利要求1～2中任意一项所述的非金属管路与接头感应式焊接方法，其特征在于：包括预装配工装和所述高频感应设备；所述预装配工装包括底座、夹紧组件、滑块、定位组件和推压组件，所述夹紧组件设置于所述底座上表面，用于加紧所述非金属管路，所述滑块滑动设置于所述底座上表面，所述定位组件固定于所述滑块朝向所述夹紧组件的一面上，所述定位组件用于定位安装所述非金属管接头，使所述非金属管接头的待焊部位与所述非金属管路的待焊部位同轴线，所述推压组件设置于所述底座上表面，通过所述推压组件能够推动所述滑块朝向所述夹紧组件滑动，将所述非金属管接头的待焊部位与所述非金属管路的待焊部位压装套接，得到所述总成半成品；所述高频感应设备包括所述感应线圈，所述感应线圈用于套装于所述总成半成品的待焊部位上对所述植入物进行加热。

4.根据权利要求3所述的非金属管路与接头感应式焊接装置，其特征在于：所述夹紧组件包括两个夹紧块，两个所述夹紧块对称设置于所述底座上表面一端，两个所述夹紧块相对的一面上均设有夹紧槽。

5.根据权利要求3所述的非金属管路与接头感应式焊接方法，其特征在于：所述定位组件包括压紧销轴和接头定位销，所述压紧销轴和所述接头定位销的一端均固定于所述滑块朝向所述夹紧组件的一面上，所述压紧销轴用于插入所述非金属管接头内，所述接头定位销用于插入所述非金属管接头上的定位孔中。

6.根据权利要求3所述的非金属管路与接头感应式焊接方法，其特征在于：所述推压组件包括偏心轮和扳手，所述偏心轮通过偏心轴转动连接在所述底座上表面并位于所述滑块远离所述夹紧组件的一侧，所述扳手与所述偏心轮连接，通过所述扳手能够带动所述偏心轮旋转，所述偏心轮旋转能够推动所述滑块朝向所述夹紧组件移动。

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