铝塑复合型材的焊接工艺及设备 【技术领域】
本发明涉及铝塑复合型材的焊接工艺及设备。
背景技术
建筑门窗的第四代产品PVC型材以它不可替代的优点(保温、隔音、防腐等)较好地替代了其它门窗型材，由于它的节能、价廉、不占用稀有资源等综合优势，它的使用得到了各国国家政府的强力支持。但是，PVC型材相对于其它材料有着色困难、刚性差等缺点，限制了其使用。为克服此缺点，现今市场上出现了多种铝塑复合型材，克服单一型材的弱点，力图达到合理完美的结合。综合市场上所能见到的铝塑复合型材我们分析还有不成熟的地方。例如：
1.断桥铝：设计者用高分子材料将铝材隔开，从而达到断绝温度传导的目的，但实际效果不理想，断桥部分间隙过小，强烈的空气对流不折不扣的完成了温度的传导工作。并且铝材占材料的主要成分，材料成本偏高。
2.半塑半铝型材，由于铝、塑两种材料的热膨胀系数相差悬殊，结合面容易松动，而且连接五金件非常困难，保温隔热效果虽然进了一步，但较之PVC型材还是大大的退了一步，并且，含铝量还是过高，从而带来成本偏高。
3.铠铝复合型材：因铝、塑材质热膨胀系数不同，结合面容易松动，成窗工艺采用螺钉连接，以塑料为主体地材料采用螺钉连接恰恰突出塑料的弱点，角强度很难保证。
4.最重要的是以上三种型材为代表的铝塑复合型材都存在一个共同的缺点，就是在成窗工艺上无法实现焊接，这样就很难实现批量工业化生产，并且角强度难以保证，破坏了成窗后的密封性，降低了K值，成窗质量上人为因素大，质量难以控制。而铝塑复合型材在成窗工艺上实现焊接，是现有技术尚未解决的难题。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种铝塑复合型材的焊接工艺及设备，它较好地解决了铝、塑复合门窗的焊接难题，焊接后塑料型材焊缝牢固，焊接拐角接头的角强度高，密封性好，铝型材接缝处接头整齐，塑料焊肉不外露，焊接后外形美观，适于工业化生产。
本发明的目的是这样实现的：
一种铝塑复合型材的焊接工艺，该铝塑复合型材是在以塑料型材为主体的基体上，于其外露部分镶嵌有铝质型材装饰面而构成，其特征在于：
该焊接工艺至少包括以下工序：
(1)在铝塑型材端头按需要的长度及角度下料，切出焊接结合面，该长度有沿焊接结合面的加长段，该加长段与焊接时因塑料型材熔融而缩小的长度相应；
(2)在铝塑型材的焊接结合面上，沿覆盖塑料型材的铝质型材的边缘切去所述加长段部分，该切除长度及深度形成容纳焊肉的空间，该焊肉是在塑料型材焊接时因塑料沿焊接结合面熔融产生的；
(3)将塑料型材在接头结合面处对接焊成一体，铝质型材的接头结合面对齐。
所述焊接工序(2)在铝塑型材的接头结合面上为形成容纳焊肉的空间而将铝质型材端面切除的宽度及深度各在2-4mm之间。
在上述焊接工序(3)中，所述铝质型材的接头结合面对齐处可以是严缝对齐或有缝对齐。
在所述焊接工序(1)下料之前还有一前置工序，该工序是预先将待焊接的铝塑复合型材使用滚压设备进行滚压合成，使塑料型材和铝质型材牢固地结合为一体，该滚压设备的构造，是以左、右、下三排滚子分别对塑料型材的左、右、下三个侧面进行限位，以在弹簧压力作用下的上排滚子对铝质型材上表面实现弹性限位，以可旋转的修复滚子对铝质型材折弯外表面实现全面修复合成。
所述焊接工序(2)在铝塑型材的接头结合面上为形成容纳焊肉的空间而将铝质型材端部切除的宽度及深度各在2-4mm之间。
在所述前置工序的滚压修复工序的料架上，于滚压工序之前，工件流经装有涂胶装置的导轨，然后进入滚压机。
一种铝塑复合型材焊接工艺使用的专用切割机，该设备是为在上述工序(2)中加工铝质型材端头以形成容纳焊接时塑料熔融产生焊肉的空间而使用的仿型切割机，该仿型切割机的结构为：铝塑型材定位卡紧在机身上，在该机身上装有移动工作台，该移动工作台上装有由高速电机驱动的铣刀，该移动工作台有靠模触头抵靠于靠模，该靠模的形状与铝塑型材要除去的为容纳塑料熔融产生的焊肉所需空间的形状相应，在该靠模触头抵触靠模的同时，所述铣刀接触卡固在机身上的待铣切塑料型材的相应部分；该移动工作台由两支导柱定位及导向，由一支丝杠传动而沿X座标轴方向移动，该丝杠由X轴横向进给电机驱动；所述横向进给电机连同移动工作台装在两组可动板上，该二组可动板各装在Y座标轴方向的Y轴导柱上，该二Y轴导柱各由Y轴靠模汽缸驱动。
本发明有以下积极有益的效果：
1.本发明的焊接工艺较好地解决了外铝内塑复合门窗的焊接难题，焊接后塑料型材焊缝牢固，焊接拐角接头处角强度高，密封性好，外层铝质
型材接缝处接头整齐、塑料焊肉不外露，焊接后外形美观。
2.本发明的焊接工艺中使用了专用设备仿形切割机，结构简单，精度高，成本低。
3.本发明以焊接工艺连接铝塑型材，克服了已有技术采用螺钉连接的成窗工艺存在的结合面易松动，角强度低，密封性低等众多缺点，焊接连接效果显著优于螺钉连接。
4.本发明的焊接工艺设备组成的生产线机构简单、生产效率高，用人少，作业成本低。
5.本发明的焊接工艺适用于建筑材料领域的各种铝塑复合型材，钢塑复合型材等，可用于门、窗、柜台、家具等，适用范围广泛。
【附图说明】
图1是本发明的一种铝塑复合型材实施例的焊接面的横截面结构示意图；
图2示图1的铝塑复合型材固卡在加工台上；
图3是本发明焊接工艺中使用的仿形切割机及靠模机构的结构示意图；
图4是图3中仿形切割机的铣刀结构示意图；
图5是图4中仿形铣刀的运动轨迹实施例；
图6是本发明焊接工艺中使用的滚压修复机械的结构示意图；
图7是图6的A-A局部剖视图，显示机械修复滚的结构详图。
【具体实施方式】
附图编号
1.铝塑复合型材
101.塑料型材 102.铝质型材 103.(焊接)接头结合面
104.加长段 105.焊肉 106.铝质型材的斜置表面
107.(放焊肉的)切削轨迹 108.非焊接面 109.X座标轴向
110.Y坐标轴向
2.滚压设备
201.左排滚子 202.右排滚子 203.下排滚子
204.弹簧 205.上排滚子 206.修复滚子
3.滚压修复工序的料架
301.涂胶装置 302.导轨 303.行程开关
4.仿型切割机
401.移动工作台 402.铣刀 403高速电机
404.靠模触头 405.靠模 406.导柱
407.丝杠 408.横向进给电机 409.可动板
410.导柱 411.靠模气缸
5.机身 501.卡固件
本发明是一种铝塑复合型材的焊接工艺及设备，所述铝塑复合型材1是在以塑料型材101为主体的基体上，于其外露部分镶嵌有铝质型材102装饰面而构成见图1。
该铝塑复合型材的焊接工艺至少包括以下工序：
(1)在铝塑型材1的端头按需要的长度及角度下料，切出焊接结合面103，该长度有沿焊接结合面的加长段104，该加长段104与焊接时因塑料型材101熔融而缩小的长度相应，见图4、图5。
(2)在铝塑型材1的焊接结合面103上，沿复盖塑料型材101的铝质型材102的边缘切去所述加长段104部分，该切除长度及深度形成容纳焊肉105的空间，该焊肉105是在塑料型材101焊接时因塑料沿焊接结合面熔融产生的，见图1、图5。
(3)将塑料型材101在接头处对接焊成一体，铝质型材102的接头结合面对齐。
所述焊接工序(2)在铝塑型材1的接头结合面103上为形成容纳焊肉105的空间而将铝质型材102端面切除的宽度及深度各在2-4mm之间。
在焊接工序(3)中所述铝质型材102的接头结合面对齐处可以是严缝对齐或有缝对齐。
实施时，在所述焊接工序(1)下料之前还有一前置工序，该工序是预先将待焊接的铝塑复合型材1使用滚压设备2进行滚压合成，使塑料型材101和铝质型材102牢固地结合为一体，该滚压设备2的构造，是以左、右、下三排滚子201、202、203分别对塑料型材101的左、右、下三个侧面进行限位，以在弹簧204压力作用下的上排滚子205对铝质型材102上表面实现弹性限位，以可旋转的修复滚子206对铝质型材斜置、折弯外表面106实现全面修复合成，见图7。
在实施所述前置工序的滚压修复工序的料架上3，于滚压工序之前，工件流经装有涂胶装置301的导轨302，然后进入滚压机。该导轨上设有行程开关303，见图6。
请参照图3、图4、图5，本发明还包括一种铝塑复合型材焊接工艺使用的专用切割机，该设备是为在上述工序(2)中加工铝质型材101端头以形成容纳焊接时塑料熔融产生焊肉105的空间而使用的仿型切割机4，该仿型切割机4的结构为：铝塑型材1以卡固件501定位卡紧在机身5上见图2，在该机身上装有移动工作台401，该移动工作台401上装有由高速电机403驱动的铣刀402，该移动工作台401有靠模触头404抵靠于靠模405，该靠模405的形状与铝塑型材102要除去的为容纳塑料熔融产生的焊肉105所需的空间的形状相应，在该靠模触头404抵触靠模405的同时，所述铣刀接触卡固在机身上的待铣切塑料型材102的相应部分；该移动工作台401由两支导柱406定位及导向，由一支丝杠407传动而沿X座标轴方向移动，该丝杠407由X轴横向进给电机408驱动；所述横向进给电机408连同移动工作台401装在两组可动板409上，该二组可动板409各装在Y座标轴方向的Y轴导柱410上，该二Y轴导柱410各由Y轴靠模汽缸411驱动。
本发明的工作原理：
可焊性多腔铝塑复合型材技术是一套系统技术，它是由以下三个方面来实现的：
1.型材断面设计
铝塑复合型材的断面设计必须为铝塑复合型材的可焊性提供先决条件。换言之，铝塑复合型材之所以可焊，其主要原因之一是因为铝塑复合后的断面为其可焊提供了必要条件，这些条件是：
(1)型材断面必须具备可切削性，为仿型切削创造可行条件。
(2)型材断面必须具备切削后的可焊性，为切削后的断面焊接创造可行条件，即焊接后焊肉形状及位置要躲开非焊接面的形状及位置，使其焊肉在焊接过程中不会阻碍非焊接面的接合。
2.专用设备“仿型切割机”的设计成功。
“仿型切割机”是铝塑复合型材焊接工艺中的一个关键设备，没有仿型切割机的设计成功，铝塑复合型材的可焊性也就无从谈起，铝塑复合型材的可焊性，主要是指塑料的焊接，对于铝的要求只需要配合严密即可。但是，两种材料是复合在一起的，一种材料要求焊接，而另一种材料又不要求焊接，但焊后两种材料必须在同一平面且要求结合严密，这就是仿型切割机的任务，即在焊接前、铝塑复合型材下料后(按图纸给定的长度及焊口角度)要在焊口部分沿焊接平面按型材断面轮廓距焊接平面3mm处，按焊接角度精确的将铝材部分切割掉。露出焊接部分。完成此项工作后即为铝塑复合型材的可焊提供了充分必要条件。
一项技术的实现是很难独立完成的，它是需要相关行业技术的支持的，一套合理的工艺方法的发明同样要考虑到配套技术的可行性。我们这台“仿型切割机”只需通用设计和普通机械制造即可实现。从靠模仿型铣原理图中可以看出：
(1).加工精度容易实现
铣削加工本身就比普通锯削加工精度要高，无论是角度精度还是切削面表面精度都很容易实现。加工精度上可以完全满足焊接前的下料精度要求。
(2).加工轨迹容易实现
从图中可以看出仿型轨迹只需X轴和Y轴的合成运动即可实现，而这在机械设计中是比较容易实现的，靠模机构示意图只是实现这种运动的机构之一。还可以用好多方法。
从轨迹控制上来讲，靠模仿型只是多种控制轨迹的方法之一，数控、编程等成型技术可轻松完成此项功能，但其他设备成本较高。
3.对传统塑料焊机的改造
有了仿型铣设备即可按要求完成焊接前的准备工作，但是，如何使焊接后的焊接平面与非焊接平面精确的处于同一平面呢？这需要对传统塑料焊机进行一个小手术：即去掉普通焊机的三次限位装置，用非焊接材料代替三次限位的硬挡，这样就可保证铝塑复合型材在焊后两种材料准确的处于同一平面了，而改造后的焊机为双用焊机，焊普通塑料型材时，只需在下压钳板上加装一挡块即可。
有了以上三个方面的实现，就可以实现铝塑复合型材的可焊接性了，至于焊接工艺全过程只需在普通塑料型材的焊接工艺过程中加入一项端面仿型铣工序即可。因此对焊接工艺全过程不再描述。
铝塑复合技术也是可焊铝塑复合技术的重要组成部分之一，但在设备上它是一项成熟技术，我们使用了该技术的一部分，而是设计出了专用设备。