Машины и инструменты для обработки пластмассовых труб

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

 

 

РЕФЕРАТ

По дисциплине: Механизация и автоматизация процессов систем ТГВ

На тему:

Машины и инструменты  для обработки 

пластмассовых труб

 

 

Работу выполнил

студент гр. 9ТГ-401

Хуснутдинова А.Н.

Принял:

Зиганшин А.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань, 2012

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………..…………….…. 3

1. Раструбная сварка пластмассовых труб …………………..…………………. 4
1. Аппарат для сварки………………………………………..……………. 4
2. Проведение сварки ……………………………………..………………. 5
2. Стыковая сварка ……………………………………………..……… ..……… 8
3. Электромуфтовая сварка…………………………………..……………...….. 10
1. Поэтапный процесс сварки………………………..……………… ….. 11
4. Ножницы для резки пластмассовых труб…………………..…………. …… 12
5. Сварочные позиционеры……………………………………..………………. 13
6. Инструмент для снятия фаски………………………………..……………… 14

Заключение……………

Используемая литература……………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня в системах внутреннего  отопления, холодного и горячего водоснабжения широко применяются  трубы из различных полимеров. Ряд  характеристик позволяет им успешно  конкурировать с медными и  стальными трубопроводами. Следует  упомянуть коррозионную стойкость  полимерных труб, их устойчивость к  зарастанию и заиливанию, хорошие  экологические, гидравлические свойства, способность изолировать шум  и не проводить блуждающие токи. Это – общие качества современных  полимерных труб. Различные инженерные системы предъявляют к данным элементам свои требования по термостойкости, эластичности и т.д. В настоящее  время в отоплении и ГВС  используются трубы из сшитого полиэтилена, полипропилена, полибутилена, хлорированного поливинилхлорида (ПВХ) и металлопластика.

Любой трубопровод должен быть надежным и долговечным. Эти  качества обеспечиваются применением современных материалов и инструментов, нормативно-технической документацией и квалифицированными кадрами, владеющими передовыми технологиями.

Полимерные материалы  в наилучшей степени отвечают всем этим требованиям. Трубы из полимеров  заняли ведущее место во всем мире во многих отраслях промышленности и  жилищно-коммунального хозяйства.

Помимо превосходных эксплуатационных свойств (устойчивость к перепадам  температур, влажности и даже сильных  морозов), полимерные трубы привлекают внимание большинства людей своим  малым весом и возможностью быстрого и удобного монтажа. Важным элементом при обработке пластмассовых труб является надежное оборудование для их сварки.

Существует три основных вида сварки труб из полимеров:

• контактно-стыковая;
• раструбная (муфтовая);
• электромуфтовая.

С помощью оборудования для сварки пластиковых труб сваривают трубы, сделанные из полиэтилена низкого, среднего и высокого давления (ПНД, ПСД, ПВД), полипропилена (широко используются для бытовых трубопроводов благодаря великолепным эксплуатационным качествам) и поливинилхлорида.

При выборе оборудования для сварки пластиковых труб, необходимо помнить, что такое оборудование не может быть универсальным. Для конкретного вида сварки и вида труб нужен свой специальный сварочный аппарат. Каждый вышеуказанный полимерный материал обладает различной температурой плавления – пластичным вязкотекучим состоянием, при котором не происходит разрушение химических связей, прочность трубы не уменьшается.

1. РАСТРУБНАЯ СВАРКА ПЛАСТМАССОВЫХ ТРУБ

Осуществляется в тех  случаях, когда необходимо выполнить  фитинговое высоконадежное соединение в напорных системах подачи воды. В  этом случае сварка в раструб является одним из самых подходящих вариантов. Она выполняется чаще всего ручным способом, так как рассчитана на трубы диаметром от 16 мм до 90 мм. В  зависимости от назначения, применяются  различные технологии сварки в раструб, позволяющие получить высокопрочное  соединение без потери пропускной способности  трубы.

1.1.  АППАРАТ ДЛЯ СВАРКИ

Аппарат для сварки труб по наиболее распространенной технологии имеет наиболее интересные особенности. Всю конструкции аппарата можно разбить на несколько составных частей.

1. Центратор – это элемент, отвечающий за правильное расположение труб относительно друг друга. Торцы труб должны быть идеально выровнены, чтобы процесс сварки прошел как надо. Расплавление и последующее закрепление стыков труб не будет столь эффективным, если трубы будут плохо отцентрованы.
2. Нагревательный элемент или так называемое нагревательное зеркало служит для равномерного нагрева поверхностей труб до заданной температуры. Нагревательное зеркало входит в комплекс систем, обеспечивающих правильную сварку трубы. Его температура регулируется автоматикой. Современные технологии предполагают покрытие нагревательного зеркала антипригарным покрытием, что улучшает качество свариваемых поверхностей. Нагрев зеркала происходит под давлением, величина давления зависит от толщины стенок и диаметра трубы.

Ручной аппарат  для сварки пластмассовых труб

 

 

2. ПРОВЕДЕНИЕ СВАРКИ

Сварка пластмассовых деталей  друг с другом производится следующим образом:

Обрезают трубу под прямым углом к оси трубы при помощи специального резака. Затем конец трубы и раструб фитинга перед сваркой при необходимости очищают от влаги, пыли, грязи и обезжиривают. На трубе наносят метку на расстоянии, равном глубине раструба плюс 2 мм. Перед сваркой армированных труб с помощью специальной зачистки необходимо снять верхний слой из полипропилена — алюминия. При этом, используются инструменты с хорошо заточенными ножами. Глубина зачистки по упору инструмента определяет глубину сварки, что позволяет обойтись без применения шаблона.

Конец пластиковой трубы, не вращая, вставляют в нагревательную гильзу до отмеченной глубины сварки и одновременно, не вращая, насаживают фасонную часть до упора на нагревательный дорн.

Пластиковые трубы и фасонные детали, как правило, обрабатываются с помощью ручного аппарата для сварки пластиковых труб или стационарного сварочного аппарата для сварки пластиковых труб.

Необходимо обязательно соблюдать  время нагревания. Отсчет времени нагрева начинается лишь тогда, когда на нагревательной гильзе и на дорне достигается необходимая глубина сварки.

 Нагревание элементов

По окончании предписанного  времени нагревания, быстро снимают пластиковую трубу и фасонную деталь со сварочных инструментов и сразу, не поворачивая их, сдвигают друг с другом так, чтобы отмеченная глубина сварки была покрыта образующимся наплывом.

Не следует вдвигать пластиковую  трубу в фасонную деталь слишком  глубоко, иначе это может привести к сужению, а в крайнем случае даже к закупорке трубы.

 Соединение элементов

 

Во время обработки соединенные  элементы должны быть зафиксированы. В  это время соединение можно откорректировать.

Эта корректировка ограничивается лишь выравниванием трубы и фасонной детали. Поворачивание элементов  недопустимо. По истечении времени  обработки соединение уже нельзя подвергать выравниванию.

Выравнивание элементов

По истечении времени охлаждения соединенные в единое целое элементы можно подвергать полной нагрузке.

В результате сплавления пластиковой  трубы и фитинга образуется монолитное соединение материала системных  элементов.

 Монолитное соединение

Соединение с неудачной соосностью или углом взаимного расположения фитингов  подлежит  только  одному  способу исправления — неправильно

 

соединенный фитинг вырезается. Надо быть особенно внимательным при сварке элементов, для которых важно  позиционное положение — уголки, тройники, шаровые краны. Последние  надо вварить так, чтобы ручка  могла свободно перемещаться во все  положения.

Внешний вид сварных соединений должен удовлетворять следующим  требованиям: нарушение соосности труб более чем на толщину их стенки не допускается; наружная поверхность соединительной детали, сваренной с трубой не должна иметь трещин, складок или других дефектов, вызванных перегревом; у кромки раструба соединительной детали, сваренной с трубой, должен быть виден сплошной по всей окружности валик оплавленного материала, выступающий за торцевую поверхность соединительной детали.

Технические параметры  сварки полипропиленовых труб
Диаметр трубы, мм	Расстояние от конца трубы  до метки (глубина сварки), мм	Время нагрева, сек	Время охлаждения, мин
20	14–17	6	2
25	15–19	7	2
32	16–22	8	4
40	18–24	12	4
50	20–27	18	4
63	24–30	24	6
75	26–32	30	6
90	29–35	40	8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. СТЫКОВАЯ СВАРКА

Стыковая сварка может осуществляться между трубами с толщиной стенки более 4 мм. Для сварки деталей трубопровода диаметром 50 мм и более, а также  для высокоточного монтажа используется специальный стационарный аппарат. Стыковая сварка труб может производиться с использованием профессионального оборудования с ручным, механическим и гидравлическим управлением. На сегодняшний момент сварка встык получила наиболее широкое распространение при монтаже новых безнапорных водо- и газопроводов, так как позволяет сваривать трубы диаметром до 1600 мм. Аппараты для сварки пластиковых труб такого размера обладают высшей степенью точности и исключают какие-либо ошибки. Стоит отметить, что такой способ применяется для сварки полипропиленовых труб. Сварка полиэтиленовых труб предполагает механический или гидравлический способ управления аппаратом и низкую, среднюю или высокую степень автоматизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

В настоящее время существуют специальные  сварочные аппараты для проведения операции по стыковой сварке, которые  минимизируют участие человека в  этой процедуре. Эти приспособления активно демонстрируются на современных  профильных промышленных выставках. Этот аппарат состоит из центратора с  зажимами для труб, расположенного на раме, гидравлического агрегата или механического привода (в  зависимости от способа перемещения  подвижной трубы), механического  или электрического торцевателя  и сварочного зеркала, которые крепятся к раме центратора или располагаются  на специальной подставке, и сменных  вкладышей для зажимов центратора.

Свариваемые трубы крепятся в центраторе, причем, только одна из труб закрепляется так, чтобы была возможность ее передвигать. Вторая труба крепится неподвижно. После закрепления трубы сводятся вместе свариваемыми концами (с помощью гидравлики или механически) и выравниваются торцевателем. После

завершения выравнивания и проверки результатов можно приступать к  нагреванию свариваемых   концов.   Для этого между трубами помещают сварочное зеркало, которое  обеспечивает нагревание свариваемых поверхностей. Для того чтобы нагретые поверхности не прилипли к сварочному зеркалу, его покрывают тефлоном. Свариваемые концы плотно прижимают к инструменту и дожидаются появления грата – валика из расплавленного материала. Грат имеет свои положительные и негативные стороны. К положительным качествам относится то, что толщина трубы в месте сварки увеличивается, а следовательно, увеличивается и прочность самой трубы. А отрицательной чертой является то, что грат появляется не только с внешней стороны трубы, но и внутри нее, что уменьшает ее первоначальный диаметр, уменьшая, таким образом, и ее проходимость.

После нагрева свариваемых труб их необходимо слегка развести для  того чтобы убрать сварочное зеркало, а потом быстро прижать друг к  другу. От скорости выполнения этих действий напрямую зависит качество сварного шва. При этом в момент соприкосновения  свариваемых поверхностей необходимо контролировать уровень прижима, так  как чрезмерно сильное давление увеличит объем грата. По мере остывания  давление должно увеличиваться.

Аппарат для стыковой сварки труб применяется при строительстве  трубопроводов в реальных погодных условиях. При этом необходимо помнить, что место сварки должно быть защищено от попадания влаги, прямых солнечных  лучей, ветра и мороза.

Стыковая сварка имеет  ряд достоинств: 

– стыковая сварка труб позволяет  визуально контролировать процесс  сваривания; 

– такая сварка пластиковых труб позволяет достичь высокого качества и прочности образующегося шва (стыковая сварка образует шов прочностью в 80-85% прочности основного материала);  

– при этом сварка труб встык имеет  сравнительно невысокую стоимость;  

– стыковая сварка выполняется на универсальном оборудовании (одни и  те же аппараты сварки труб способны работать с трубами разных диаметров).

 

 

 

 

 

 

 

3. ЭЛЕКТРОМУФТОВАЯ СВАРКА

 

Сварка труб ПНД при помощи электромуфт. Используется в том случае, если необходимо отремонтировать локальный участок трубопровода без проведения сложных землеройных работ. Относительная простота этого метода делает его дешевой альтернативой традиционным способам сварки. Минусом является недостаточная прочность швов, по сравнению с профессиональной стыковой сваркой и ограниченным диаметром свариваемых труб. Аппараты для сварки пластиковых труб при этом достаточно просты в обращении и прекрасно эксплуатируются на выезде, когда компактность и надежность становятся определяющими факторами.

Аппараты электромуфтовой сварки используются для соединения полиэтиленовых и полипропиленовых труб. Аппарат для сварки ПНД труб с помощью указанного метода – электромуфта. Принцип работы электрофузионных аппаратов заключается в том, что свариваемые трубы вставляются в специальную муфту, состоящую из материала основной массы соединяемой трубы и нагревательного элемента. С помощью специальных встроенных нагревательных элементов (электроспиралей) концы труб разогреваются до нужного состояния и привариваются к фасонной части.

Сварка деталей происходит за счет того, что электроспираль, пропуская ток через себя, разогревает поверхность труб, при этом полиэтилен расплавляется  и в результате этого фасонный элемент накрепко приваривается к телу трубы.

Весь процесс сварки должен проходить  при жестко закрепленных свариваемых  частях. Вплоть до момента полного  остывания участок трубы с  фасонной частью должен быть полностью  неподвижен. Как и в стыковой сварке, перед электромуфтовой сваркой поверхность труб тщательно зачищается.

Электромуфта пригождается там, где  осуществлять стыковую сварку неудобно и непрактично. Это могут быть узкие канавы или канализационные  колодцы, тесные подвалы или монтажные  отверстия в стенах и фундаментах. Одним словом, там, где стыковочный  станок поместить нельзя, электромуфта просто незаменима. Применяются они и во время срочного устранения повреждений трубы. Например, при повреждении ковшом экскаватора уже проложенных труб.

 

 

 

 

 

1. ПОЭТАПНЫЙ ПРОЦЕСС СВАРКИ

1 этап – подготовительный. Необходимо тщательно зачистить поверхности соединяемых труб. Избавить от грязи и оксидного слоя. Сделать это можно скребком, ножом или механизированным устройством для снятия окислений . Конечно, такое устройство стоит дорого, но зачищать ножом трубы большого диаметра крайне трудно.

Во время сварки и остывания  трубы и муфта должны быть неподвижны. Поэтому разумно использовать позиционер.

Обезжиривание свариваемых  поверхностей – тоже необходимая процедура подготовительно этапа. При этом обезжиривается как свариваемая поверхность труб, так и внутренняя поверхность муфты.

Необходимо использовать навес, если идет дождь или снег.

2 этап. Далее электромуфту помещают на конец одной трубы. При помощи молотка необходимо совместить торец муфты и торец трубы. Когда муфта надета, необходимо сделать отметку на второй трубе от торца до половины длины муфты.

3 этап. Обе трубы совмещаются соостно торцом к торцу. После этого надвигают муфту обратно на половину длины, точь-в-точь до сделанной отметки.

4 этап. В клеммы электромуфты вставляются провода сварочного аппарата. Сварка происходит автоматически. Сегодняшние аппараты настраивают сварку в должном режиме после того, как считают данные со штрих-кода.

5 этап. Сварка завершена. Это будет заметно по контрольным отверстиям в муфте. Из них должны выступить капли расплавленного полиэтилена. Провода из клемм можно вынимать.

6 этап. Полное остывание участков труб и электромуфты. Главное на этом этапе – оставить сваренный узел полностью неподвижным. Не трогать, не шевелить, не беспокоить.

Простота, маленькое оперативное  пространство и большая скорость – главные причины пользоваться электромуфтовыми соединениями.

 

4. НОЖНИЦЫ ДЛЯ РЕЗКИ ПЛАСТМАССОВЫХ ТРУБ

 

Резка пластиковых  труб. Чем резать трубу из пластика? Резка труб из пластика, как и резка труб из металлопластика или резка труб из полипропилена исключает использование любых инструментов для резки труб режещих трубу за счёт высокой температуры. Это приводит к необратимой порче трубы. Чаще всего резка пластиковых труб, резка труб металлопластиковых или резка труб из полипропилена осуществляется ножницами, которыми труба по сути перекусывается. Нет никаких противопоказаний для резки труб металлопласиковых, пластиковых или труб из полипропилена при помощи болгарки с абразивным кругом или ножовкой. Просто ножницами резка труб получается быстрее и безопасней для исполнителя работ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. СВАРОЧНЫЕ ПОЗИЦИОНЕРЫ

Позиционер - профессиональное приспособление для фиксации и центровки пластиковых труб различных диаметров при электромуфтовой сварке. Быстродействующие зажимы универсального позиционера автоматически центрируют трубу и не требуют специальных адаптеров, позволяя оперативно извлечь трубу из позиционера по окончании сварки.

Сварочные позиционеры предназначены для установки изделия в положение, удобное для сварки и вращения со сварочной скоростью при автоматической дуговой электросварке круговых швов под слоем флюса, в среде защитных газов, а также при наплавочных работах. Могут быть использованы во время автоматической или ручной сварки, например, при горизонтальной сварке  труб , сварке концов труб, сварки валов и бочек, и широко используются для производства резервуаров под давлением, в металлургии, энергетике, химической промышленности и др. Могут быть использованы для поворота изделий на маршевой скорости и установки их в положение, удобное для полуавтоматической и ручной электросварки. Применение данного позиционера позволяет существенно снизить себестоимость свариваемых узлов. Устройство компактно, мобильно, позволяет быстро установить объект сварки в необходимом положении и задать необходимую скорость вращения. 

        Стол для крепления заготовки наклоняется двигателем, что обеспечивает точность и надежность позиционирования в оптимальное положение для сварки. За счет преобразователя частоты переменного тока, обеспечивается большой диапазон регулировки скорости вращения и высокая точность.  
Сварочный позиционер широко применяется при сварке для фиксации и сборки сложных деталей. Преимуществами  сварочных   позиционеров  являются компактные размеры, современная технология, высокое качество работы, простота использования.

 

 

 

 

 

5. ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СНЯТИЯ ФАСКИ

 

Фаскосниматели предназначены для обработки и подготовки торцов труб под сварку. При помощи этого приспособления выполняется торцевание и снятие фаски 15 град.

В зависимости от диаметра применяемых  труб фаскосниматели могут быть как стационарные для работы с трубами диаметром от 16 мм до 250 мм, так и ручные - для снятия фаски на трубах диаметром до 16 мм. Ручные фаскосниматели выполняют еще и роль калибратора, придавая сечению трубы правильное, круглое сечение.

Фаскосниматели оборудованы сменными ножами из легированной стали, с запатентованной геометрией режущей кромки, что позволяет без особых усилий срезать фаску даже на трубах большого диаметра, и стенками различной толщины. 

При помощи фаскоснимателей можно также удалять грат, образующийся при резке трубы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пластиковые трубопроводы вытесняют  металлические из нашего обихода, так  как превосходят стальные и медные трубы по своим характеристикам: простота монтажа и обслуживания, стойкость к агрессивным средам и низкий уровень местных сопротивлений. Однако это кажущаяся простота. Пластиковые трубопроводы требуют высокого уровня культуры монтажа труб, а также достаточного уровня знаний – когда, при каких условиях и каким способом можно монтировать трубы. Поэтому многие производители инструментов и труб проводят бесплатные семинары и практикумы по монтажу трубопроводов, а также предлагают специальные обучающие программы для повышения уровня квалификации монтажников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА

 

1. Белецкий Б.Ф. Технология и механизация строительного производства: Учебник. Изд. 3-е. Ростов н/Д: Феникс, 2004. – 752с.

 

2. Каталог ROTHENBERGER. Машины и инструменты для обработки и сварки пластмассовых труб. 2010 г.

 

3. http://www.aquatherm.ru/weld4.php

 

4. http://www.indboard.ru/articles/369.html

 

5. http://dizstyle.ru/dom-i-landshaft/voda-kanalizacija-i-klimat/elektromuftovoe-soedinenie-trub-pnd.html