[發(fā)明專利]連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置與方法

有效

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• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103085272A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 李鵬;陳斌
• 申請（專利權）人: 華創(chuàng)天元實業(yè)發(fā)展有限責任公司
• 主分類號: B29C65/02
• 分類號: B29C65/02;G01B21/18
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 朱培杰

技術領域

?本發(fā)明涉及塑料加工技術領域，具體的說是一種連續(xù)檢測塑料表面加熱熔化深度的裝置與方法。

背景技術

在塑料制品（例如塑料管或塑料復合管、型材或片材）加工和應用中，廣泛使用焊接（熔接）技術，將不同工件（或同一工件的不同表面）焊接起來。例如，使用纏繞成型工藝制造塑料管（或其復合管）時，帶材（或片材）螺旋纏繞形成管壁，相鄰匝的邊緣彼此靠緊或搭接。采用熱氣、輻射或輥壓等加熱方式，將待焊接的表面溫度提高到設定范圍內，并將待焊表面相互壓緊，定型后即得到連續(xù)的焊縫。根據具體情況，可以向焊接面（焊縫）敷加熔融的焊料，也可以不加焊料，完全利用焊接表面的熔料。目前，克拉管、鋼塑復合螺旋波紋管、塑鋼纏繞管等，都采用了上述纏繞焊接工藝。

為保證焊縫熔接質量，必須可靠控制焊接面的溫度和狀態(tài)。目前，上述焊接（熔接）過程及其采用的設備，都是通過直接或間接控制熔接面的溫度來保證焊接質量的。例如，檢測熱源（熱氣、熱輥或輻射源）的溫度，間接控制焊接表面的溫度。這種方法受環(huán)境條件、焊接表面大小、移動速度等因素影響，不能得到焊接表面的真實溫度，對目標的控制程度較低。又如，通過測量焊接表面的溫度（例如采用非接觸紅外測溫儀器），從而實現(xiàn)對目標參數(shù)的直接測量，控制程度相對較高。但是，表面溫度只是影響焊接質量的一個單項指標，在影響焊接質量的因素中，焊接表面的熔化狀態(tài)——特別是熔化深度——才是焊接質量的決定性條件。在前述控制技術中，無論直接或間接控制焊接表面的溫度，都不能表征材料表面的真實熔化狀態(tài)。特別是在連續(xù)生產過程中，由于塑料導熱性差，即使達到同樣的表面溫度，由于傳熱時間不同，所能實現(xiàn)的熔化深度會有顯著差異。如果表面熔深過淺（甚至沒有熔深），很容易造成假焊。這種焊縫在撕裂剝離檢測試驗中表現(xiàn)出的塑性很差，在工作負荷下長期使用可能表現(xiàn)出脆性破壞，為產品應用壽命中的安全埋下巨大隱患。所以，僅僅間接或直接控制焊接表面的溫度不能保證最終焊接質量。

要確保最終焊接質量，必須同時檢測和控制焊接表面的熔化深度。在非連續(xù)生產過程中，可以通過人工方式觀察或測量焊接表面的熔化深度，或者通過試驗確定的工藝條件（溫度、加熱時間等）間接保證熔化深度。但是前者無法滿足連續(xù)檢測控制的要求，后者則不能實現(xiàn)對熔化深度的直接測量和控制。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術的上述不足，本發(fā)明提供一種連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置與方法，該裝置結構簡單、控制目標準確、操作方便，其實施方法具有連續(xù)性好、能夠實現(xiàn)生產過程連續(xù)檢測和自動反饋控制的特點。

本發(fā)明的技術方案是：一種連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置，包括基層、劃針、信息收集系統(tǒng)、成型機，劃針固定在基層外部，且劃針前端設有熱源系統(tǒng)，所述的劃針與基層表面接觸，信息收集系統(tǒng)與數(shù)據處理系統(tǒng)相連，數(shù)據處理系統(tǒng)連接成型機。

所述的劃針由壓輪代替。

所述的信息收集系統(tǒng)為位移傳感器、負載傳感器或圖像傳感器的一種。

一種采用上述的連續(xù)檢測塑料表面熔化深度裝置的方法，包括以下步驟：

a、用熱源系統(tǒng)將待纏繞帶材的搭接表面加熱，并連續(xù)進入纏繞設備；

b、將施加一定負荷的劃針放置在加熱后準備焊接的表面上；

c、通過信息收集系統(tǒng)確定塑料表面熔化的深度：

d、由數(shù)據處理系統(tǒng)對步驟c中信息收集系統(tǒng)收集的數(shù)據進行整理，并控制成型機，通過調整熱源功率、溫度或加熱表面移動速度的方式，使表面熔化深度達到控制目標。

步驟c中確定塑料表面熔化的深度的方法為以下方法的一種：

①、位移法：將劃針與位移傳感器連接，通過測量位移信號計算劃入深度，得到表面熔化深度；?

②、負荷法；將劃針與負荷傳感器連接，測量劃針壓入塑料表面特定深度所需要的負載大??；

③、圖像法：采集劃針的劃痕，通過痕跡的數(shù)量、連續(xù)性、以及各條痕跡對應的針尖高度數(shù)值，確定塑料表面熔化層的寬度及深度范圍。

本發(fā)明具有如下有益效果：由于采取上述方案，在被加熱材料的表面上，可以根據劃痕（或壓痕）的條數(shù)或其對應尖端的高度值，直接得到表面熔化的深度（程度）信息。上述信息可用作反饋信號，與熱源或運動機構聯(lián)動，實現(xiàn)焊接表面熔化狀態(tài)的在線連續(xù)檢測與控制，從而保證最終焊接質量。該裝置結構簡單，操作方便，不僅適用于塑料管（或塑料與其它材料的復合管）、型材等制品的連續(xù)生產與成型，也適用于采用纏繞熔焊、單件制作的管件、法蘭或其它制品。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的示意圖；?

圖2是劃針的結構示意圖；?

圖3是壓輪的結構示意圖；?