一种多层复合式大型塑料检查井井室及其制备方法

摘要

本发明涉及一种多层复合式大型塑料检查井井室及其制备方法，包括单段井室和加强筋板，单段井室由多个圆筒件套设在一起并由激光透射焊接而成，单段井室设有多件，多件单段井室由上至下依次同轴激光透射焊接在一起形成整体的井室，井室外壁的横向和竖向分别均匀激光透射焊接有多个加强筋板。本发明采用激光透射焊接方法,圆筒件相互配合起到焊接件固定和定位作用,解决了压紧力和压紧机构问题，各圆筒件配合连接并焊接，激光焊接缝呈网格状在圆周表面以轴向直线和周向圆周分布，激光焊接缝连接强度为塑料基体材料抗拉强度60%以上，多层簿璧圆筒件配合连接并焊接后强度可以满足井室要求，可实现大型塑料检查井井室的模块化和柔性化制造。

权利要求

1.一种多层复合式大型塑料检查井井室，包括单段井室（1）和加强筋板（2），其特征在于，所述单段井室（1）由多个圆筒件（101）套设在一起并由激光透射焊接而成，所述单段井室（1）设有多件，多件所述单段井室（1）由上至下依次同轴激光透射焊接在一起形成整体的井室，所述井室外壁的横向和竖向分别均匀激光透射焊接有多个加强筋板（2）。

2.根据权利要求1所述的一种多层复合式大型塑料检查井井室及其制备方法，其特征在于，所述圆筒件（101）厚度为2-5mm、高度为500-1000mm、直径为1500-2000mm，所述圆筒件（101）之间圆周表面配合间隙0-0.5mm。

3.一种多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

①：各单段井室（1）的圆筒件（101）的板料坯料和加强筋板（2）由塑料原材料经过挤塑成型和机械切割加工方法获得，塑料原材料为热塑性塑料白色颗粒材料；

②：各圆筒件（101）的板料坯料采用弯曲模具加工为圆筒件（101）；

③：各圆筒件（101）分别通过激光焊接接合端面，在单段井室（1）的相互配合各圆筒件（101）的圆周表面上沿轴向和周向采用激光透射焊接方法按序焊接，各圆筒件（101）由内而外套设叠加焊接形成单段井室（1），在焊接前，在各圆筒件（101）圆周表面的激光焊接缝处需喷涂激光吸收层；

④：再将各单段井室（1）由上至下依次同轴叠加连接，采用激光焊接组合为大型塑料检查井井室整体,在焊接前，在相邻的单段井室（1）的激光透射焊接的叠加连接表面需喷涂激光吸收层；

⑤：激光焊接井室外表面加强筋板（2），加强筋板（2）与井室外表面焊接面需喷涂激光吸收层。

4.根据权利要求3所述的多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，其特征在于，激光吸收层喷涂在各连接面的任意一侧焊接面上，吸收层材料为黑漆或黑色涂料，吸收层厚度为0.5-5微米。

5.根据权利要求3或4所述的多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，其特征在于，激光焊接采用半导体激光器输出的连续型激光，激光波长900-980nm、功率80-1500W、光斑直径2-20mm。

6.根据权利要求5所述的多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，其特征在于，激光焊接各圆筒件（101）接合端面时，接合端面宽度即板料厚度2-5mm，激光光斑直径2-5mm、功率80-100W，激光焊接的光束以45-60°夹角辐照接合端面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线运动，光斑直径等于焊缝宽度，光斑移动速度

500-1000mm/min。

7.根据权利要求5所述的多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，其特征在于，激光焊接圆筒件（101）圆周表面时，激光光斑直径10-20mm、功率200-500W，激光焊接的光束以

90°角透过各圆筒件（101），垂直辐照各圆筒件（101）圆周表面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线或圆周运动，光斑移动速度1000-2000mm/min，激光焊接缝呈网格状，在圆周表面以间距100-200mm的轴向直线和周向圆周分布。

8.根据权利要求5所述的多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，其特征在于，单段井室（1）叠加连接端面宽度即井室壁厚，激光焊接时，激光光斑直径10-20mm、功率500-

1500W，激光焊接的光束以45-60°夹角辐照相邻单段井室（1）叠加连接端面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致为圆周运动，光斑直径与连接端面宽度一致，光斑移动速度1000-2000mm/min。

9.根据权利要求5所述的多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，其特征在于，加强筋板（2）与井室外表面焊接时，激光透过加强筋板（2），激光光束以90°角垂直辐照加强筋板（2）与井室外表面焊接的吸收层，光斑直径10-20mm、功率500-1500W，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线或圆周运动，光斑移动速度1000-2000mm/min。

说明书

一种多层复合式大型塑料检查井井室及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及塑料检查井技术领域，具体是涉及一种多层复合式大型塑料检查井井室及其制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，在市政给排水管网系统建设中，直径1.5米以上、埋深高度3米以上、壁厚10-20mm的大型塑料检查井的市场需求量越来越大，大型塑料检查井由井盖、井室和井座组成，其中，大型塑料检查井井室直径1.5米以上、高度大于2米，由于井室承载塑料检查井安装施工过程中的周围土壤侧压力，以及道路车辆的冲击压力,井室必须具备较强的抗拉和抗弯曲强度,为此,生产企业通常在井室外表面设置较多的加强筋板。

[0003] 一次性整体注塑成型是塑料检查井的传统生产方法，然而，具有较多加强筋板、壁厚10-20mm、直径1.5米以上、高度大于2米的大型塑料检查井井室的注塑模具设计制造和注塑成型极其困难，目前，大型塑料检查井井室还采用缠绕法电加热熔融焊接成型的加工方法，该方法存在焊接变形大、焊接强度差、加工效率低等问题。发明专利申请号：201610633920、201610885926，提供了一种大型塑料检查井的组合成型加工装置及其方法，其方法是将井座分解为主管和支承管，再由主管、支承管注塑或挤塑成型后，焊接组合成型井座，但是井座主要部件主管和支承管尺寸较大，特别是圆筒形主管和支承管的注塑或挤塑模具外形尺寸较大，模具设计和制造成本较高。

[0004] 目前,塑料件采用激光透射焊接已大量应用,但是,焊接塑料件相互固定和定位比较困难，即激光焊接过程中的塑料件压紧力问题一般难以解决,或压紧机构和装置复杂,如专利申请号：201410496256.6、201120132653.7和201410496286.7等压紧机构和装置较为复杂。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多层复合式大型塑料检查井井室及其制备方法，解决了现有大型塑料检查井井室外形尺寸较大，模具设计和制造成本较高，以及现有焊接技术压紧机构和装置复杂的问题。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种多层复合式大型塑料检查井井室，包括单段井室和加强筋板，所述单段井室由多个圆筒件套设在一起并由激光透射焊接而成，所述单段井室设有多件，多件所述单段井室由上至下依次同轴激光透射焊接在一起形成整体的井室，所述井室外壁的横向和竖向分别均匀激光透射焊接有多个加强筋板。

[0007] 进一步的，所述圆筒件厚度为2-5mm、高度为500-1000mm、直径为1500-2000mm，所述圆筒件之间圆周表面配合间隙0-0.5mm。

[0008] 一种多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，制备方法包括如下步骤：

[0009] ①：各单段井室的圆筒件的板料坯料和加强筋板由塑料原材料经过挤塑成型和机械切割加工方法获得，塑料原材料为热塑性塑料白色颗粒材料；

[0010] ②：各圆筒件的板料坯料采用弯曲模具加工为圆筒件；

[0011] ③：各圆筒件分别通过激光焊接接合端面，在单段井室的相互配合各圆筒件的圆周表面上沿轴向和周向采用激光透射焊接方法按序焊接，各圆筒件由内而外套设叠加焊接形成单段井室，在焊接前，在各圆筒件圆周表面的激光焊接缝处需喷涂激光吸收层；

[0012] ④：再将各单段井室由上至下依次同轴叠加连接，采用激光焊接组合为大型塑料检查井井室整体,在焊接前，在相邻的单段井室的激光透射焊接的叠加连接表面需喷涂激光吸收层；

[0013] ⑤：激光焊接井室外表面加强筋板，加强筋板与井室外表面焊接面需喷涂激光吸收层。

[0014] 激光吸收层喷涂在各连接面的任意一侧焊接面上，吸收层材料为黑漆或黑色涂料，吸收层厚度为0.5-5微米。

[0015] 激光焊接采用半导体激光器输出的连续型激光，激光波长900-980nm、功率80-1500W、光斑直径2-20mm。

[0016] 激光焊接各圆筒件接合端面时，接合端面宽度即板料厚度2-5mm，激光光斑直径2-5mm、功率80-100W，激光焊接的光束以45-60°夹角辐照接合端面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线运动，光斑直径等于焊缝宽度，光斑移动速度500-1000mm/min。

[0017] 激光焊接圆筒件圆周表面时，激光光斑直径10-20mm、功率200-500W，激光焊接的光束以90°角透过各圆筒件，垂直辐照各圆筒件圆周表面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线或圆周运动，光斑移动速度1000-2000mm/min，激光焊接缝呈网格状，在圆周表面以间距100-200mm的轴向直线和周向圆周分布。

[0018] 单段井室叠加连接端面宽度即井室壁厚，激光焊接时，激光光斑直径10-20mm、功率500-1500W，激光焊接的光束以45-60°夹角辐照相邻单段井室叠加连接端面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致为圆周运动，光斑直径与连接端面宽度一致，光斑移动速度1000-2000mm/min。

[0019] 加强筋板与井室外表面焊接时，激光透过加强筋板，激光光束以90°角垂直辐照加强筋板与井室外表面焊接的吸收层，光斑直径10-20mm、功率500-1500W，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线或圆周运动，光斑移动速度1000-2000mm/min。

[0020] 本发明的原理及优点：一种多层复合式大型塑料检查井井室及其制备方法，在相互配合的圆周表面上轴向和周向采用激光透射焊接方法焊接连接，各圆筒件圆周表面的激光焊接缝处喷涂激光吸收层；单段井室的各圆筒件激光透射焊接后叠加连接，再激光焊接组合为大型塑料检查井井室整体；单段井室激光透射焊接的叠加连接表面喷涂激光吸收层。

[0021] 井室整体高度为2000-5000mm、壁厚10-20mm、直径D=1500-2000mm，井室外表面设置加强筋板，加强筋板厚度与井室壁厚一致，加强筋板高度为10-20mm、长度为500-1000mm，加强筋板采用激光焊接，在井室外表面呈轴向和周向分布，加强筋板与井室外表面焊接面喷涂激光吸收层。

[0022] 单段井室高度500-1000mm、壁厚10-20mm、直径D=1500-2000mm，单段井室的各圆筒件由板料坯料弯曲成圆筒后分别焊接形成，单段井室的最外层圆筒件的板料坯料长度L=π×D，各圆筒件板料坯料宽度为单段井室高度、壁厚为h=2-5mm，各圆筒件直径由外至内依次递减2h。

[0023] 各圆筒件的板料坯料由塑料原材料经过挤塑成型和机械切割加工方法获得，板料坯料获得后，在板料坯料的机械切断面即弯曲成圆筒后的圆筒件接合端面喷涂激光吸收层；由于板料坯料壁厚较小、长度较大，在板料坯料长度方向的弯曲刚度较小，板料坯料易于弯曲成型加工，板料坯料采用弯曲模具加工为圆筒件，采用常温下的冷弯曲加工。

[0024] 各圆筒件分别在激光焊接接合端面后，由内至外或由外至内依次配合并激光焊接组合为单段井室，单段井室再叠加组合，激光焊接连接单段井室和加强筋板成为大型塑料检查井井室整体；在焊接过程中，圆筒件相互配合起到了焊接件固定和定位作用，也方便地解决了焊接件的压紧力和压紧机构问题。

[0025] 激光焊接圆筒件圆周表面时，激光焊接缝连接的抗拉强度为塑料基体材料抗拉强度60%以上，各圆筒件在配合连接并焊接后的强度可以满足井室要求。

[0026] 本发明的塑料原材料为PP、PE、PA、PC、PVC、ABS等任意热塑性塑料白色颗粒材料。

[0027] 本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

[0028] 1、大型塑料检查井井室,采用半导体激光器激光透射焊接方法，相对于其他焊接方法，焊接变形小，焊缝均匀、强度高，焊接效率高；

[0029] 2、采用激光透射焊接方法,在焊接过程中,圆筒件相互配合起到了焊接件固定和定位作用,也方便地解决了压紧力和压紧机构问题；

[0030] 3、各圆筒件配合连接并焊接，激光焊接缝呈网格状在圆周表面以间距100-200mm的轴向直线和周向圆周分布，激光焊接缝连接强度为塑料基体材料抗拉强度60%以上，多层簿璧圆筒件配合连接并焊接后强度可以满足井室要求；

[0031] 4、多层复合和叠加连接的组合式塑料检查井井室，可以实现大型塑料检查井井室的模块化和柔性化制造。

附图说明

[0032] 图1为本发明一种多层复合式大型塑料检查井井室结构示意图；

[0033] 图2为本发明实施例1一种多层复合式大型塑料检查井井室的俯视图；

[0034] 图3为本发明实施例2一种多层复合式大型塑料检查井井室的俯视图。

[0035] 图中标号为：1-单段井室、101-圆筒件、2-加强筋板。

具体实施方式

[0036] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0037] 实施例1：参照图1至图2可知：一种多层复合式大型塑料检查井井室，包括单段井室1和加强筋板2，所述单段井室1由四个圆筒件101套设在一起并由激光透射焊接而成，焊接方便而且牢固。所述单段井室1设有五件，五件所述单段井室1由上至下依次同轴激光透射焊接在一起形成整体的井室，所述井室外壁的横向和竖向分别均匀激光透射焊接有多个加强筋板2。

[0038] 所述圆筒件101厚度为2.4mm、高度为500mm、直径为1500-2000mm，所述圆筒件101之间圆周表面配合间隙0.1mm，便于各圆筒件101装配。

[0039] 一种多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，制备方法包括如下步骤：

[0040] ①：各单段井室1的圆筒件101的板料坯料和加强筋板2由塑料原材料经过挤塑成型和机械切割加工方法获得，塑料原材料为PP热塑性塑料白色颗粒材料；

[0041] ②：各圆筒件101的板料坯料采用弯曲模具加工为圆筒件101；

[0042] ③：各圆筒件101分别通过激光焊接接合端面，在单段井室1的相互配合各圆筒件101的圆周表面上沿轴向和周向采用激光透射焊接方法按序焊接，各圆筒件101由内而外套设叠加焊接形成单段井室1，在焊接前，在各圆筒件101圆周表面的激光焊接缝处需喷涂激光吸收层；

[0043] ④：再将各单段井室1由上至下依次同轴叠加连接，采用激光焊接组合为大型塑料检查井井室整体,在焊接前，在相邻的单段井室1的激光透射焊接的叠加连接表面需喷涂激光吸收层；

[0044] ⑤：激光焊接井室外表面加强筋板2，加强筋板2与井室外表面焊接面需喷涂激光吸收层。

[0045] 激光吸收层喷涂在各连接面的任意一侧焊接面上，吸收层材料为黑漆，吸收层厚度为0.5微米。

[0046] 激光焊接采用半导体激光器输出的连续型激光，激光波长900nm。

[0047] 激光焊接各圆筒件101接合端面时，接合端面宽度即板料厚度2.4mm，激光光斑直径2-5mm、功率80-100W，激光焊接的光束以45-60°夹角辐照接合端面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线运动，光斑直径等于焊缝宽度，光斑移动速度500-1000mm/min。

[0048] 激光焊接圆筒件101圆周表面时，激光光斑直径10-20mm、功率200-500W，激光焊接的光束以90°角透过各圆筒件101，垂直辐照各圆筒件101圆周表面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线或圆周运动，光斑移动速度1000-2000mm/min，激光焊接缝呈网格状，在圆周表面以间距100-200mm的轴向直线和周向圆周分布。

[0049] 单段井室1叠加连接端面宽度即井室壁厚10mm，激光焊接时，激光光斑直径10-20mm、功率500-1000W，激光焊接的光束以45-60°夹角辐照相邻单段井室1叠加连接端面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致为圆周运动，光斑直径与连接端面宽度一致，光斑移动速度1000-2000mm/min。

[0050] 加强筋板2与井室外表面焊接时，激光透过加强筋板2，激光光束以90°角垂直辐照加强筋板2与井室外表面焊接的吸收层，光斑直径10-20mm、功率500-1000W，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线或圆周运动，光斑移动速度1000-2000mm/min。

[0051] 实施例2：参照图1、图3可知：一种多层复合式大型塑料检查井井室，包括单段井室1和加强筋板2，所述单段井室1由五个圆筒件101套设在一起并由激光透射焊接而成，焊接方便而且牢固。所述单段井室1设有五件，五件所述单段井室1由上至下依次同轴激光透射焊接在一起形成整体的井室，所述井室外壁的横向和竖向分别均匀激光透射焊接有多个加强筋板2。

[0052] 所述圆筒件101厚度为3mm、高度为500mm、直径为1500-2000mm，所述圆筒件101之间圆周表面配合间隙0.25mm，便于各圆筒件101装配。

[0053] 一种多层复合式大型塑料检查井井室制备方法，制备方法包括如下步骤：

[0054] ①：各单段井室1的圆筒件101的板料坯料和加强筋板2由塑料原材料经过挤塑成型和机械切割加工方法获得，塑料原材料为PE热塑性塑料白色颗粒材料；

[0055] ②：各圆筒件101的板料坯料采用弯曲模具加工为圆筒件101；

[0056] ③：各圆筒件101分别通过激光焊接接合端面，在单段井室1的相互配合各圆筒件101的圆周表面上沿轴向和周向采用激光透射焊接方法按序焊接，各圆筒件101由内而外套设叠加焊接形成单段井室1，在焊接前，在各圆筒件101圆周表面的激光焊接缝处需喷涂激光吸收层；

[0057] ④：再将各单段井室1由上至下依次同轴叠加连接，采用激光焊接组合为大型塑料检查井井室整体,在焊接前，在相邻的单段井室1的激光透射焊接的叠加连接表面需喷涂激光吸收层；

[0058] ⑤：激光焊接井室外表面加强筋板2，加强筋板2与井室外表面焊接面需喷涂激光吸收层。

[0059] 激光吸收层喷涂在各连接面的任意一侧焊接面上，吸收层材料为黑色涂料，吸收层厚度为1微米。

[0060] 激光焊接采用半导体激光器输出的连续型激光，激光波长920nm。

[0061] 激光焊接各圆筒件101接合端面时，接合端面宽度即板料厚度3mm，激光光斑直径2-5mm、功率80-100W，激光焊接的光束以45-60°夹角辐照接合端面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线运动，光斑直径等于焊缝宽度，光斑移动速度500-1000mm/min。

[0062] 激光焊接圆筒件101圆周表面时，激光光斑直径10-20mm、功率200-500W，激光焊接的光束以90°角透过各圆筒件101，垂直辐照各圆筒件101圆周表面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线或圆周运动，光斑移动速度1000-2000mm/min，激光焊接缝呈网格状，在圆周表面以间距100-200mm的轴向直线和周向圆周分布。

[0063] 单段井室1叠加连接端面宽度即井室壁厚16mm，激光焊接时，激光光斑直径10-20mm、功率500-1500W，激光焊接的光束以45-60°夹角辐照相邻单段井室1叠加连接端面焊缝的吸收层，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致为圆周运动，光斑直径与连接端面宽度一致，光斑移动速度1000-2000mm/min。

[0064] 加强筋板2与井室外表面焊接时，激光透过加强筋板2，激光光束以90°角垂直辐照加强筋板2与井室外表面焊接的吸收层，光斑直径10-20mm、功率500-1500W，光束与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，为直线或圆周运动，光斑移动速度1000-2000mm/min。

[0065] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。