專利名稱：Ptfe板焊接裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及PTFE板的焊接裝置。
背景技術：
隨著世界工業(yè)技術的進步，尤其是航空航天、電子半導體、化工化學、環(huán)保工程、流體機械等工業(yè)快速發(fā)展，這些工業(yè)領域越來越離不開防腐材料。而今各種先進的防腐材料不斷推陳出新，其中聚四氟乙烯(PTFE)以其優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、耐高溫和防腐蝕性、不粘性、優(yōu)異的潤滑性能等特性越來越受到人們的重視。PTFE作為一種特殊的防腐材料已經(jīng)被許多工業(yè)領域所接受。由于PTFE的不粘性，PTFE與PTFE之間的粘接一直沒有得到真正解決，人們用了很多方法試圖將PTFE于PTFE牢固粘接在一起，例如鈉荼溶液處理粘接法，鈉的液氨溶液處理粘接法等。其效果和粘接后拉伸強度都不達到原材料的力學性能的50%，效果很不理想。 而且是焊接后焊縫不平整。不能滿足當今環(huán)保、流體工程所要求的技術性能指標。從理論上講，對兩塊PTFE板的對接區(qū)采用加熱至一定溫度使之熔融、然后對熔體加壓到一定壓力并保溫保壓一段時間使得兩塊的對接區(qū)融合在一起，再冷卻即可完成對接焊的焊接(粘接)過程。可現(xiàn)有技術有為何沒有有關PTFE板對接焊的報導？也許在于經(jīng)反復次試驗后，仍無法得到物理力學性能優(yōu)秀的焊縫。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種PTFE板焊接裝置，使用該焊接裝置焊接的PTFE板的焊縫強度、斷裂伸長率不得低于原板的物理力學性能80%。本PTFE板焊接裝置，包括機架，固定裝置，設置在機架上，用于固定一塊PTFE板；加熱裝置，設置在機架上，設置在需要對接焊的兩塊PTFE板的對接區(qū)的上下兩側，以對對接區(qū)進行加熱；夾緊裝置，夾緊裝置在沿垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上滑動在機架上， 用于夾緊另一塊PTFE板；加壓裝置，設置在機架上，包括懸掛配重的繩索及滑輪，所述繩索經(jīng)過滑輪與夾緊裝置相連，配重使得被夾緊的PTFE板沿垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊另一塊固定的PTFE板。本焊接裝置使用時，一塊PTFE板固定在固定裝置上，另一塊PTFE板被夾緊裝置夾緊，兩塊PTFE板對接，加熱裝置在兩塊PTFE板的對接區(qū)的上下兩側對對接區(qū)進行加熱。夾緊裝置可在沿垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上滑動。加熱裝置對對接區(qū)加熱，使得加熱區(qū)的PTFE熔融。加壓裝置中的配重通過繩索帶動夾緊裝置移動，使得及被夾緊的 PTFE板與另一塊固定的PTFE板接觸。由于夾緊裝置可以相對于另一塊PTFE板來回移動 (滑動)，所以，兩塊PTFE板之間的PTFE熔體如果體積增大，則被夾緊的PTFE板就可移動而遠離另一塊PTFE板；兩塊PTFE板之間的PTFE熔體如果體積減小，則被夾緊的PTFE板就可移動而靠近另一塊PTFE板；實現(xiàn)了加熱區(qū)熔體的自由流動。同時，配重又使得被夾緊的 PTFE板對另一塊PTFE板產(chǎn)生一定的壓力，從而使得對接區(qū)受壓，加熱區(qū)的熔體承受一定的壓力。也就是說，本焊接裝置能夠在加熱的同時對對接區(qū)加壓，加熱區(qū)的熔體能夠在承受壓力的條件下在垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上自由流動。等加熱區(qū)的熔體保溫保壓一定時間后，兩塊PTFE板的加熱區(qū)PTFE融合在一起，然后冷卻。這樣就完成了 PTFE板的焊接(粘接)。另外，這樣加壓方法還有一個好處，就是壓力大小容易控制。申請人在試驗中發(fā)現(xiàn)，如果在PTFE熔體處設置壓力傳感器來檢測熔體的壓力，壓力傳感器始終不能準確的檢測出熔體的壓力(有很大的偏差)，這可能是由于熔體的狀態(tài)不是穩(wěn)定的狀態(tài)，而是一個逐漸熔融、狀態(tài)不斷變化的過程。所以以壓力傳感器來檢測熔體的壓力并以檢測的壓力數(shù)值不斷調(diào)整壓力的焊接試驗，試驗總是以失敗(拉伸強度、斷裂伸長率不得低于原板材或管材的物理力學性能50%)告終。本焊接裝置是對加熱區(qū)施加一定的壓力，并保證熔體在垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上能狗自由流動，PTFE的融合過程不受限制，從而保證對接縫(焊縫)的物理力學性滿足要求。我們知道，PTFE板具有優(yōu)異的潤滑性能，所以夾緊裝置如何夾緊PTFE板也是個不容忽視的問題。普通的夾緊裝置是靠兩塊壓板夾緊PTFE板的。壓板與潤滑性能較好的 PTFE板之間容易相對滑動；加上夾緊裝置夾緊PTFE板的夾緊區(qū)一般靠近PTFE板的對接區(qū) (加熱區(qū))，由于熱的傳導，加熱區(qū)的熱量也會傳導至夾緊區(qū)，導致夾緊區(qū)的PTFE板變軟， 在兩塊壓板的初始夾緊力的作用下被夾緊的PTFE板會變薄，所以會出現(xiàn)初始狀態(tài)被夾緊的PTFE板，隨著加熱區(qū)的加熱，由于逐漸變軟變薄而壓板不能繼續(xù)夾緊PTFE板了。為此， 上述的焊接裝置，夾緊裝置包括可相對移動的兩塊壓板，在一塊壓板相對于另一個壓板的相對面上設置壓簧。由于夾緊裝置夾緊PTFE板的夾緊區(qū)一般靠近PTFE板的對接區(qū)(加熱區(qū))，由于熱的傳導，加熱區(qū)的熱量也會傳導至夾緊區(qū)，導致夾緊區(qū)的PTFE板變軟，這樣在壓簧的壓緊下PTFE板會變薄，但是被壓縮的彈簧能夠自動能夠伸長，從而對PTFE板的厚度變化進行補償，使得PTFE板基本上仍能夠被彈簧壓緊。優(yōu)選，壓簧為兩個以上。上述的焊接裝置，還包括對對接區(qū)側部的PTFE板進行冷卻的、通有冷媒(如水) 的冷卻裝置。通過冷卻裝置對PTFE板進行冷卻，能夠有效的防止加熱區(qū)的熱量傳導到被夾緊裝置夾緊的夾緊區(qū)，進一步保證了夾緊裝置對PTFE板夾緊的可靠性。為了進一步簡化結構，加熱裝置包括上下相對的兩塊加熱板，加熱板內(nèi)設置有通電的電阻絲，在加熱板的兩側設置有通入冷媒的冷卻通道；所述通入冷媒的冷卻通道即為所述冷卻裝置。一塊加熱板固定，另一塊加熱板與可帶動其相對于固定的加熱板移動的移動裝置相連。通過移動裝置 (例如油缸)帶來加熱板移動，可以把位于兩塊加熱板之間的PTFE板壓緊，使得加熱板對 PTFE板的加熱效果更好。PTFE與PTFE通過該設備熱焊接后，抗拉強度、斷裂伸長率都與原PTFE板材性能基本一樣(即彡80% )，真正滿足了環(huán)保、流體工程用PTFE大尺寸的要求。申請人:在反復試驗中發(fā)現(xiàn)，如何對熔體加壓是保證焊縫性能的關鍵因素。申請人分析認為，也許兩塊PTFE板加熱區(qū)的PTFE熔融并相互融合的過程，PTFE的體積可能會有或多或少的變化，如果只是對加熱區(qū)施加一定的壓力，而熔體在垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上不能自由流動，則PTFE的融合過程可能會受到或多或少的限制，從而導致對
4接縫(焊縫)的物理力學性能不能滿足要求，焊縫不平整。申請人:正是發(fā)現(xiàn)了對接焊產(chǎn)生問題的原因，并采用本發(fā)明中特殊的加壓裝置對加熱區(qū)進行加壓，使得加熱區(qū)的熔體能夠在承受壓力的條件下在垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上自由流動，解決了該問題，使得焊接后的焊縫的物理力學性能不低于原板的 80%，并且焊縫平整。本實用新型比傳統(tǒng)的焊接工藝及技術省時、省工、省材料，更重要的是傳統(tǒng)工藝技術不滿足原材料性能拉伸、斷裂伸長率等強度的50%。本實用新型的PTFE熱焊接技術非常好的解決了 PTFE與PTFE之間的粘接問題，將原來的有限尺寸產(chǎn)品通過熱焊接技術把產(chǎn)品做成無限大，完全可以滿足環(huán)保及防腐工程的需求，而且保證粘接后的強度、斷裂伸長率不得低于原板材或管材的物理力學性能80%。

圖1是本焊接裝置的示意圖。圖2是定板裝置、動板裝置、導向裝置、加壓裝置等的俯視示意圖。圖3是動板裝置的側視示意圖。圖4是焊接好的產(chǎn)品的拉伸樣條示意圖。圖5是原PTFE板的拉伸樣條示意圖。
具體實施方式
1、原材料的選用選用材質(zhì)為PTFE M-IIUPTFE TFMl700,PTFE TFMl705,PTFE TFM1600 的 PTFE 板， 分別對同一種材質(zhì)的PTFE板作焊接試驗。2、焊接裝置。參見圖1、2所示的PTFE板焊接裝置，包括機架(100)，定板裝置(固定裝置)1、動板裝置(夾緊裝置)2、加熱裝置3、導向裝置4、加壓裝置5、冷卻裝置6、油缸(移動裝置)7寸。定板裝置1與動板裝置(夾緊裝置)2結構相同，均包括上壓板11、下壓板12、多個壓簧13、螺栓14、與螺栓14配合的螺母15等。壓簧13設置在與下壓板12相對的上壓板11的下表面上。上壓板11、下壓板12的兩側各開有螺栓孔，螺栓14穿過螺栓孔孔把上壓板與下壓板相連。左邊的一塊PTFE板99放置在定板裝置1的下壓板12上，右邊的一塊 PTFE板98放置在動板裝置2的下壓板12上。通過擰緊螺栓14，壓簧13被壓縮，PTFE板被壓簧壓緊在壓簧13與下壓板12之間。當然，松開螺栓14，可以把上壓板(和壓簧)取下。定板裝置1的下壓板12固定在機架上，而動板裝置2是通過導向裝置4滑動設置在機架上的。導向裝置4包括滾輪41、滾輪架42、固定在機架上的導軌43。滾輪41通過滾輪架42連接在動板裝置2的上下壓板的兩側，滾輪41與導軌43配合，以對滾輪的滾動起到導向作用。在導向裝置4的導向下，夾緊裝置2可帶動被夾緊的PTFE板98在沿垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上滑動。加壓裝置5包括兩個配重51和兩根繩索52及設置在機架上的兩個定滑輪53。繩索52的一端與配重51相連，另一端繞經(jīng)定滑輪53后與動板裝置2的上壓板11相連。定滑輪53與動板裝置2的上壓板11之間的繩索垂直于對接縫并與PTFE板平行。在配重的帶動下，動板裝置及PTFE板98具有向著PTFE板99移動的趨勢，從而使得PTFE板98沿垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊PTFE板99。加熱裝置3包括上下相對的兩塊加熱板31、32，兩塊加熱板內(nèi)均有平行于對接縫的電阻絲腔34，電阻絲腔34內(nèi)設置有電阻絲33。下加熱板32固定在機架上，上加熱板31 與可帶動其相對于下加熱板上下移動的油缸7相連。油缸7的缸體固定在機架上。在每塊加熱板上的電阻絲腔34的兩側具有冷卻通道61。循環(huán)的冷卻水通入冷卻通道61。冷卻通道61、冷卻水等構成了冷卻裝置6。使用本焊接裝置對PTFE板焊接時，把一塊PTFE板99放置在地板裝置1中夾緊， 把一塊PTFE板98放置在動板裝置2中夾緊。安裝配重，配重的重量以使得對接區(qū)的壓力為20-50MPa為宜(各實施例的具體壓力參見表1)。動板裝置移動，使得PTFE板98與PTFE 板99對接，兩塊PTFE板的對接區(qū)97均在下加熱板32上。通過油缸7帶動上加熱板31向下移動，把兩塊PTFE板的對接區(qū)97夾緊在上下加熱板之間。PTFE板的對接區(qū)97的外側是冷卻區(qū)96，上下加熱板內(nèi)是上下相對的冷卻通道61位于冷卻區(qū)96處。壓簧夾緊PTFE板的夾緊區(qū)95在冷卻區(qū)96的外側。冷卻裝置啟動，冷卻水通入冷卻通道。然后對電阻絲通電，對對接區(qū)進行加熱至 PTFE的熔點之上，使得PTFE板對接區(qū)成熔融的膠狀狀態(tài)，溫度一般為350°C -390°C (各實施例的具體溫度參見表1)，保溫為3-5分鐘。加熱區(qū)的熔體在該溫度和壓力下融合在一起， 形成焊縫94。然后斷電，停止加熱。帶加熱區(qū)冷卻后，卸下配重，油缸7回退，松開定板裝置和動板裝置，取下焊接好產(chǎn)品即可。3、測試PTFE焊接處的質(zhì)量好壞一般取決于它的粘合強度。檢測粘合強度的一個方法就是在焊接好的產(chǎn)品上裁切拉伸樣條8，參見圖4，焊接線(焊縫)94在拉伸樣條的中心位置。 在加熱區(qū)的不同焊接壓力20、30、40、50MI^下制得的產(chǎn)品上分別制取拉伸樣條8。同樣，在原PTFE板上制取規(guī)格相同的拉伸樣條9，參見圖5。參照ASTM D-638板材對拉伸樣條8、9 作拉伸試驗來判斷拉伸強度和伸長率，結果見表1。選用不同的其它PTFE材料，按照上述的方法焊接并測試，結果見表1。可見，焊接后產(chǎn)品的拉伸強度和斷率伸長率均達到了原材料的80%以上。而且，焊接后外觀平整。當然，本實用新型中，PTFE板99與PTFE板98也可以是一塊PTFE板的需要對接的兩側邊。表 權利要求1.PTFE板焊接裝置，包括機架，固定裝置，設置在機架上，用于固定一塊PTFE板；加熱裝置，設置在機架上，設置在需要對接焊的兩塊PTFE板的對接區(qū)的上下兩側，以對對接區(qū)進行加熱；其特征是它還包括夾緊裝置，夾緊裝置在沿垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上滑動在機架上，用于夾緊另一塊PTFE板；加壓裝置，設置在機架上，包括懸掛配重的繩索及滑輪，所述繩索經(jīng)過滑輪與夾緊裝置相連，配重使得被夾緊的PTFE板沿垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊另一塊固定的PTFE板。
2.如權利要求1所述的PTFE板焊接裝置，其特征是夾緊裝置包括可相對移動的兩塊壓板，在一塊壓板相對于另一個壓板的相對面上設置壓簧。
3.如權利要求2所述的PTFE板焊接裝置，其特征是壓簧為兩個以上。
4.如權利要求1所述的PTFE板焊接裝置，其特征是它還包括對對接區(qū)側部的PTFE板進行冷卻的、通有冷媒的冷卻裝置。
5.如權利要求4所述的PTFE板焊接裝置，其特征是加熱裝置包括上下相對的兩塊加熱板，加熱板內(nèi)設置有通電的電阻絲，在加熱板的兩側設置有通入冷媒的冷卻通道；所述通入冷媒的冷卻通道即為所述冷卻裝置。
6.如權利要求5所述的PTFE板焊接裝置，其特征是一塊加熱板固定，另一塊加熱板與可帶動其相對于固定的加熱板移動的移動裝置相連。
專利摘要本實用新型提供一種PTFE板的焊接裝置，其焊接PTFE板后的焊縫強度、斷裂伸長率不得低于原板的物理力學性能80％。該裝置包括用于固定一塊PTFE板的固定裝置，對對接區(qū)進行加熱的加熱裝置，用于夾緊另一塊PTFE板的夾緊裝置，包括懸掛配重的繩索及滑輪在內(nèi)的加壓裝置，所述繩索經(jīng)過滑輪與夾緊裝置相連，配重使得被夾緊的PTFE板沿垂直于對接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊另一塊固定的PTFE板。
文檔編號B29C65/02GK202186051SQ20112025000
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權日2011年7月15日
發(fā)明者孫克原, 張蔭谷, 楊文光, 陳佩民, 陳朝曦 申請人:南京肯特復合材料有限公司