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1、釬焊方法及工藝

IWE-3/1.22-231.1釬焊釬焊與熔化焊不同,它是采用液相線溫度比母材固相線溫度低的金屬材料作釬料,將母材和釬料加熱到釬料熔化,利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材,填充接頭間隙并與母材溶解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接母材的方法。釬焊是一種用于材料連接或材料涂層的熱連接方法,在連接處是通過釬料的熔化或接觸而的擴(kuò)散作用實(shí)現(xiàn)焊接,母材沒有達(dá)到熔化溫度。每種釬料應(yīng)具有與母材相關(guān)的兩個(gè)特性:

1)釬料的熔點(diǎn)應(yīng)低于母材的熔點(diǎn),

2)釬料在母材上必須浸潤(rùn),也就是說,釬料和母材之問的分界面間隙通過擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)合金化。工作溫度是指在釬焊位置釬料浸潤(rùn)時(shí)的條件下最低的表面溫度。

<450℃>450℃>900℃

軟釬焊硬釬焊高溫釬焊焊接與硬釬焊溫度分布的比較:1.2釬焊基本原理釬焊的生產(chǎn)過程:如釬焊前準(zhǔn)備、零件裝配和固定、釬焊、釬焊后清理及質(zhì)量檢驗(yàn)等。其中釬焊過程應(yīng)包括熔態(tài)釬料的填充過程及釬料與母材的相互作用。

(1)熔態(tài)釬料的填充過程:能實(shí)現(xiàn)這一過程的必要條件:釬料的潤(rùn)濕和毛細(xì)作用。影響釬料潤(rùn)濕作用的主要因素:釬料和母材組成;釬焊濕度:母材表面氧化物;母材表面粗糙度;釬劑。(2)釬料與母材的相互作用。這種作用可歸為兩種:一種是固態(tài)母材向液態(tài)釬料的溶解;另一種是液態(tài)釬料向母材的擴(kuò)散。這些相互作用對(duì)釬焊接頭性能影響很大。1.3釬焊方法分類根據(jù)所使用的熱源來命名及分類,見表1。1.4典型釬焊方法介紹圖2常用釬焊方法1.6釬焊接頭設(shè)計(jì)(1)設(shè)計(jì)原則:①首先考慮接頭強(qiáng)度②其次還要考慮組合件的尺寸精度零件的裝配定位;釬料的安置;接頭間隙等。(2)接頭設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn)①搭接長(zhǎng)度,它是保證接頭與母材具有相等承載能力的關(guān)鍵。搭接長(zhǎng)度L=

式中:δb——母材的拉接強(qiáng)度(MPa)δ——釬焊接頭的拉剪強(qiáng)度(MPa)δ——母材厚度

a——安全參數(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中中,銀基、銅基、、鎳基等強(qiáng)度度較高的釬焊焊的接頭,搭搭接長(zhǎng)度通常常取為薄件厚厚度的2~3倍;錫鉛等軟釬料料釬焊的接頭頭,可取為薄薄件厚度的4~5倍,但不希望望搭接長(zhǎng)度大大于是15mm。因?yàn)榇藭r(shí)釬釬料很難填滿滿間隙,往往往形成大量缺缺陷。由于工件的形形狀不同,搭搭接接頭的具具體形式各不不相同。圖3平板釬焊接頭頭形式圖4管件釬焊接頭頭形式圖5T型和斜角釬焊焊接頭圖6端面密封接頭頭圖7管或棒與板的的接頭形式圖8線接觸釬焊接接頭②接頭與載荷關(guān)關(guān)系問題.接頭設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)應(yīng)避免在載荷荷作用下接頭頭處發(fā)生應(yīng)力力集中,另外外在受撕裂、、沖擊、振動(dòng)動(dòng)等載荷作用用時(shí)也應(yīng)特別別注意接頭設(shè)設(shè)計(jì)的合理性性。圖9列舉了一些實(shí)實(shí)例。圖9受動(dòng)載或重載載荷接頭的合合理設(shè)計(jì)或不不合理設(shè)計(jì)((15)③開設(shè)工藝孔工藝孔是指為為滿足工藝上上的要求而在在接頭上開的的孔。釬焊時(shí)時(shí)空氣受熱膨膨脹空氣有可可能阻礙釬料料的填隙,也也可能使已填填滿間隙的釬釬料重新排列列,見圖10。圖l0開設(shè)工藝孔示示意圖④接頭間隙間隙的大小在在很大程度上上影響釬焊接接頭強(qiáng)度和釬釬縫的致密性性。由于釬焊是靠靠毛細(xì)力作用用使釬料填滿滿間隙的。間隙過小,釬釬料流入困難難,在釬縫內(nèi)內(nèi)形成夾渣或或未釬透,導(dǎo)導(dǎo)致接頭強(qiáng)度度下降:間隙過大,毛毛細(xì)作用減弱弱,釬料能填填滿間隙,也也會(huì)使接頭的的致密性變壞壞,強(qiáng)度下降降。(3)釬焊接頭質(zhì)量量檢驗(yàn)①釬焊接頭缺缺陷a、填隙不不良、部分間間隙未被填滿滿;b、釬縫氣氣孔;c、釬縫夾夾渣;d、釬縫開開裂;e、母材開開裂;f、釬料流流失;g、母材被被溶蝕。②接頭檢驗(yàn)方方法a、外觀觀檢查;b、表面面缺陷檢查查;c、內(nèi)部部缺陷檢查查:包括X射線和,γ射線、超聲聲波和致密密性檢驗(yàn)。。2、釬焊材料料2.1對(duì)釬焊材料料的基本要要求a)合適的熔化化溫度范圍圍,一般比比母材的熔熔化溫度低低;b)在釬焊溫度度下具有良良好的潤(rùn)濕濕作用,能能充填充接接頭間隙;;c)與母材的物物理、化學(xué)學(xué)作用應(yīng)保保證它們之之問形成牢牢固的結(jié)合合;d)成份穩(wěn)定盡盡可能減少少釬焊溫度度下元素的的損耗:少少含或不含含稀有金屬屬和貴重金金屬;e)能滿足釬焊焊接頭物理理、化學(xué)及及力學(xué)性能能等要求。。2.2釬料的分類類((重點(diǎn))兩大類:軟釬料(易熔釬料,,熔點(diǎn)低于于450℃);硬釬料(難熔釬料,,熔點(diǎn)高于于450℃)。軟釬料主要要包括:鉍基、銦基基、.錫基基、鎘基、、鋅基和鉛鉛基等釬料料。硬釬料主要要包括:鋁基、銀基基、銅基、、錳基、鎳鎳基、金基基、鈀基、、鎂基、鉬鉬基和鈦基基等釬料。。2.3釬料型號(hào)(牌號(hào))表示方法(1)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及及規(guī)定(P8/12)2.4典型釬料簡(jiǎn)簡(jiǎn)介(1)軟釬料(熔點(diǎn)低于450*(2的釬料)①錫鉛釬料軟釬料中應(yīng)應(yīng)用最廣的的一種。高錫鉛合金金含Sn61.9%時(shí),即形形成熔點(diǎn)為為183℃的共晶。純錫加入鉛鉛后強(qiáng)度提提高,在共共品成份附附近時(shí)強(qiáng)度度和硬度最最高,但導(dǎo)導(dǎo)電率則隨隨鉛量增大大而降低。。錫鉛合金中中有時(shí)加入入銻,用以以減輕釬料料在液態(tài)時(shí)時(shí)的氧化程程度,并提提高接頭的的熱穩(wěn)定性性。含銻一一般控制在在3%以下,以以免釬料發(fā)發(fā)脆。若加加入銀可使使晶粒細(xì)化化并提高耐耐腐蝕性。。錫鉛釬料工工作溫度不不能太高,,當(dāng)溫度高高于100%時(shí);強(qiáng)度度急劇下降降,含錫高高的錫鉛料料在低溫下下有冷脆性性。錫鉛焊焊料已納入入國(guó)家(GB3131-88)。(2)硬釬料硬釬料由于于強(qiáng)度高,,可用于釬釬焊受力構(gòu)構(gòu)件,應(yīng)用用愈來愈廣廣,釬焊鋼和銅銅用的銀基基釬料和銅銅基釬料,,釬焊鋁用的的鋁基釬料料等高溫場(chǎng)合鎳鎳基釬料愈愈來愈受到到人們的重重視。①銅基釬料銅基釬料由由于其經(jīng)濟(jì)濟(jì)性好,在在鋼、合金金鋼、銅和和銅合金的的釬焊方面面獲得了廣廣泛的應(yīng)用用。標(biāo)準(zhǔn)GB64l8-93中將銅基釬釬粉分為銅銅,銅鋅和和銅磷釬料料。②銀基釬料料銀基釬料是是應(yīng)用最廣廣泛的一類類硬釬料,,由于熔化化溫度不很很高,能潤(rùn)潤(rùn)濕很多金金屬,并且且有良好的的強(qiáng)度、延延性、導(dǎo)熱熱性、導(dǎo)電電性和抗腐腐蝕性。廣廣泛應(yīng)用于于釬焊低碳碳鋼、結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼、不銹銹鋼、銅及及銅合金、、可伐合金金、難熔金金屬等。(3)釬劑釬劑的主要要用途:去去除母材和和液態(tài)釬料料表而上的的氧化物,,保護(hù)母材材和釬料在在加熱過程程中不致進(jìn)進(jìn)一步氧化化以及改善善釬料對(duì)母母材表面的的潤(rùn)濕能力力。釬劑應(yīng)具備備以下條件件:①具有足夠夠的去除母母材及釬料料表面氧化化物的能力力;②熔化溫度度及最低活活性溫度略略低于釬料料的熔化溫溫度;③在釬焊溫溫度下具備備足夠的潤(rùn)潤(rùn)濕能力。。有關(guān)釬劑方方面已納入入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的有:①GB/T15829.1-1995軟釬焊用釬釬劑分類;;標(biāo)記與包裝裝②GB/T15829.2-1995軟釬焊用釬釬劑樹樹脂類釬劑劑③GB/T15829.3-1995軟釬焊用釬釬劑有有機(jī)物類類釬劑④GB/T15829.4-1995軟釬焊川釬釬劑無無機(jī)物類類釬劑⑤JB/T6045-1992硬釬焊用釬釬劑3、各種材料料的釬焊(1)材料的釬焊焊性是指材料對(duì)對(duì)釬焊加工工的適應(yīng)性性,即材料料在一定的的釬焊條件件下獲得優(yōu)優(yōu)質(zhì)接頭的的難易程度度。1)釬焊性的的好壞首先先與材料表表面形成的的氧化物成成分及其去去除的難易易程度有關(guān)關(guān)。例如銅和鐵鐵表面氧化化物的穩(wěn)定定性低容易易去除,故故釬焊性好好;鉻的氧氧化物穩(wěn)定定性高,不不易去除,,含鉻的金金屬必須采采用活性大大的釬劑或或純度高的的還原性氣氣體才能將將其除去。。鋁的氧化化物更難去去除,相對(duì)對(duì)來說,鋁鋁的釬焊性性就差。2)釬焊性的的好壞還表表現(xiàn)在釬焊焊加熱溫度度對(duì)工件材材料組織及及性能的影影響上。例如,硬鋁鋁LYl2的固相線溫溫度相當(dāng)?shù)偷?,目前還還沒有合適適的釬料使使其在硬釬釬焊時(shí)不發(fā)發(fā)生過燒,,故釬焊性性差。3)釬焊性的的又一重要要標(biāo)志是釬釬料對(duì)它的的潤(rùn)濕作用用。多數(shù)釬料對(duì)對(duì)銅、鋼的的潤(rùn)濕作用用都比較好好,對(duì)鉬、、鎢的差。。前者釬焊焊性好,后后者釬焊性性差。4)釬焊性好好壞又與工工件材料同同釬料作用用后的產(chǎn)物物性能有關(guān)關(guān)。鈦和鈦合金金同大多數(shù)數(shù)釬料作用用會(huì)在界面面區(qū)形成脆脆性化合物物相,故鈦鈦的釬焊性性差。又如,低碳碳鋼在爐中中釬焊時(shí)對(duì)對(duì)保護(hù)氣氛氛的純度要要求較低,,而含鋁、、鈦等元素素的高溫合合金只有在在真空釬焊焊時(shí)才能獲獲得良好的的釬焊接頭頭??傊?,釬焊焊性不但取取決于材料料本身,而而且與釬料料、釬劑和和釬焊方法法有關(guān),故故必須根據(jù)據(jù)具體情況況進(jìn)行評(píng)定定。(2)釬料的選擇擇原則使用要求;;釬料與母材材的互匹配配;經(jīng)濟(jì)角度等等方面進(jìn)行行全面考慮慮。表4給出了各種種材料組合合適用的釬釬料。釬料的選擇擇具體從以以下幾個(gè)方方面考慮::①從使用要要求出發(fā),,對(duì)釬焊接接頭強(qiáng)度要要求不高和和工作溫度度不高的可可用軟釬焊焊,對(duì)要求導(dǎo)電電性好的電電氣零件,,應(yīng)選用含含錫量高的的錫鉛釬料料或含銀量量高的銀基基釬料:②選擇釬料料時(shí),應(yīng)考考慮釬料與與母材的相相互作用。。③選擇釬料料時(shí)還應(yīng)考考慮釬焊加加熱溫度的的影響。④釬焊加熱熱方法對(duì)釬釬料選擇也也有一定的的影響。⑤從經(jīng)濟(jì)觀觀點(diǎn)出發(fā),,4、釬焊的質(zhì)質(zhì)量控制與熔化焊的的質(zhì)量控制制一樣,釬釬焊的質(zhì)量量控制越來來越被各個(gè)個(gè)國(guó)家所重重視,在歐歐洲已經(jīng)頒頒布了許多多相關(guān)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程程,包括釬釬焊接頭的的檢驗(yàn),釬釬焊的工藝藝評(píng)定,釬釬焊操作人人員的培訓(xùn)訓(xùn)及考試認(rèn)認(rèn)證等方面面,本節(jié)僅僅將相關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程程列舉如下下。Enl3133(2000)硬釬焊硬釬釬焊工的考考試ENl3134(2000)硬釬焊硬釬釬焊工藝評(píng)評(píng)定ENl2797(2000)硬釬焊焊釬釬焊接頭的的破壞性檢檢驗(yàn)ENl2799(2000)硬釬焊硬釬釬焊接頭的的非破壞性性檢驗(yàn)prENl8279(2003)硬釬焊接頭頭中的不規(guī)規(guī)則性(缺陷)評(píng)定DVSRichtlinie-1183(2002)金屬材料釬釬焊培訓(xùn)課課程1、塑料的類類型塑料是一種種以高分子子量合成樹樹脂為主要要成份的人人工合成材材料(合成樹脂是是高分子化化合物,也也稱聚合物物。)生產(chǎn)塑料的的原料含有有碳,如石石油、天然然氣、木材材、煤、乙乙烷等,則則它屬有機(jī)機(jī)化學(xué)范疇疇。在這些些物質(zhì)中存存在不飽合合鍵,如單單個(gè)分子、、單體的乙乙烯、氯乙乙烯等。這這些單分子子、單體的的物質(zhì)可以以通過化學(xué)學(xué)反應(yīng)形成成多分子(也稱大分子子)多體物質(zhì),,如聚乙烯烯(PE)、聚氯乙烯烯(PVC)。由單分子子結(jié)構(gòu)的物物質(zhì)(大多為氣態(tài)態(tài)或液態(tài))轉(zhuǎn)變成多分分子結(jié)構(gòu)的的物質(zhì)這一一過程稱為為聚合作用用。塑料的結(jié)構(gòu)構(gòu)是由鏈狀分分子構(gòu)成,,或稱纖維維狀分子。。與棉花的的網(wǎng)狀纖維維相類似,,是無序卷卷繞狀。根根據(jù)分子鏈鏈的構(gòu)造,,塑料可分分熱塑性塑塑料、彈性性塑料(合成橡膠)和熱固性塑塑料(圖1)。在實(shí)際中,,人們使用用的塑料不不是純塑料料,而是添添加了些輔輔助材料,,如穩(wěn)定劑劑、強(qiáng)化劑劑和著色劑劑等。由此此獲得特殊殊性能和降降低成本。。(1)熱塑性塑料料通過鏈分子子的“卷繞繞’’作用用,即分子子運(yùn)動(dòng)的阻阻礙作用,,塑料在受受熱時(shí),不不象水那樣樣只處于一一種固定的的液態(tài)形式式,而是處處于不同狀狀態(tài)的變化化之中,即即:硬一彈彈塑料一熱熱塑性,達(dá)達(dá)到熱塑性性狀態(tài),就就可焊接。。在一定溫度度下,熱塑塑性塑料可可以達(dá)到熱熱塑性狀態(tài)態(tài)乃至熔融融流動(dòng),冷冷卻后,又又變成一定定的形狀。。熱塑性塑塑料加工成成型方便,,在固體狀狀態(tài)也有一一定的可塑塑性,能象象金屬一樣樣進(jìn)行冷加加工。由于于熱塑性塑塑料具有這這些性能,,故適宜于于進(jìn)行二次次或多次加加工,也可可以進(jìn)行焊焊接由于分子結(jié)結(jié)構(gòu)不同,,其材料的的強(qiáng)度性能能也不同。。圖2熱塑性塑料料的構(gòu)造熱塑性塑料料溫度升高高時(shí)開始變變軟,溫度度降低時(shí)恢恢復(fù)原有狀狀態(tài),等溫溫度達(dá)到熱熱塑性溫度度后,則可可以進(jìn)行焊焊接。這就就是說,纖纖維狀分子子在力的作作用下產(chǎn)生生運(yùn)動(dòng),使使材料發(fā)生生形變成為為可能。冷冷卻后,熱熱塑性塑料料就凝固成成新的形狀狀。然而,,如果對(duì)他他重新進(jìn)行行加熱,則則具有重新新恢復(fù)原來來形狀的趨趨勢(shì)(恢復(fù)能力)。溶解物質(zhì)的的作用也可可以使接頭頭表而達(dá)到到熱塑性狀狀態(tài),從而而使焊接成成為可能。。(2)彈性塑料該類塑料由由于內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)的原因因(粗網(wǎng)目交聯(lián)聯(lián)鏈狀分子子結(jié)構(gòu)),而不能熔熔化,不能能達(dá)到熱塑塑性狀態(tài),,故不具備備可焊性。。(3)熱固性塑料料這類塑料由由于內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)的原因因(細(xì)網(wǎng)目交聯(lián)聯(lián)鏈狀分子子結(jié)構(gòu))在受熱時(shí)不不會(huì)變軟,,一直處于于硬狀態(tài),,直到破壞壞,因此不不具備可焊焊性。從另另一角度看看,能夠進(jìn)進(jìn)行焊接的的塑料,其其材料熔化化指數(shù)MFI應(yīng)在某一范范圍。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN53735對(duì)此做了規(guī)規(guī)定。在DIN16776中給出了MFI的分類組別別。德國(guó)焊焊接學(xué)會(huì)規(guī)規(guī)程2201TI給出了HDPE熔化指數(shù)在在005—010時(shí)可以焊接接,每一種種塑料都相相對(duì)應(yīng)一熔熔化指數(shù)(表1)。熱塑性塑料料在熱塑性性狀態(tài)和壓壓力的作用用下就可實(shí)實(shí)現(xiàn)焊接。。是機(jī)械連接接(二個(gè)焊件纖纖維狀分子子互相非規(guī)規(guī)則的卷繞繞)。通常僅相同同類型的塑塑料可以焊焊接。熱塑性塑料料的焊接原原理是:(1)焊接面處于于熱塑性狀狀態(tài)(加熱);(2)在一固定外外壓力的作作用下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)焊接(焊接壓力);(3)保持,冷卻卻直至接頭頭凝固結(jié)束束焊接(冷卻)。2、熱塑性塑塑料的焊接接原理3、熱塑性塑塑料焊接方方法的分類類(表2)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN191第3部分《塑料焊接方方法》表2塑料焊接方方法分類3、熱塑性塑塑料焊接方方法的分類類(表2)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN191第3部分《塑料焊接方方法》4、塑料焊接接設(shè)備見德國(guó)焊接接學(xué)會(huì)規(guī)程程DVS2207T3<熱塑性塑料料板、管的的熱風(fēng)焊>。4.1熱風(fēng)焊設(shè)備備1)手工熱風(fēng)焊焊接設(shè)備所謂熱風(fēng)焊焊就是將熱熱風(fēng)作為熱熱源(見圖3)。2)機(jī)械熱風(fēng)焊焊接設(shè)備機(jī)械熱風(fēng)焊焊接設(shè)備用用熱風(fēng)作為為熱源,也也稱擠壓式式焊接設(shè)備備。(圖4)4.2加熱元件焊焊接設(shè)備1)加熱板式焊焊接設(shè)備德國(guó)焊接學(xué)學(xué)會(huì)規(guī)程DVS2207T1《m管、板加熱熱元件焊接接》規(guī)定了加熱熱板式焊接接方法。加熱板為焊焊接熱源。。加熱板焊焊機(jī)主要由由恒溫電加加熱板(溫度最高可可達(dá)270℃)、雙面電動(dòng)動(dòng)平整切削削刀、對(duì)中中固定支架架、壓力裝裝置等部分分組成。、、2)承插式焊接接設(shè)備承插式焊接接設(shè)備以加加熱凸凹套套模為加熱熱元件提供供焊接熱源源用于管道道焊接(圖5)。3)熱絲套筒式式焊接設(shè)備備熱絲套筒式式焊接設(shè)備備的銅線圈圈通電后產(chǎn)產(chǎn)生焦耳效效應(yīng),使電電熱絲發(fā)熱熱為熱源。。該設(shè)備主主要由電源源控制箱、、熱絲套筒筒和固定支支架等組成成,用于管管道焊接(圖6)。4.3超聲波焊接接設(shè)備超聲波焊接接設(shè)備的主主要組成部部分:①超聲波發(fā)發(fā)生器;②聲波傳遞遞壓頭;③振動(dòng)聲波波極和轉(zhuǎn)換換器④底座;⑤壓力機(jī);;⑥控制裝置置德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DINl320/4規(guī)定了聽覺覺可辨認(rèn)的的噪音為16HZ~16KHZ。工業(yè)中應(yīng)應(yīng)用的超聲聲波焊接設(shè)設(shè)備的頻率率通常是在在20~40KHZ之間,超出出聽覺范圍圍,可以不不采取防護(hù)護(hù)措施。4.4高頻焊接設(shè)設(shè)備高頻塑料焊焊機(jī)由高頻頻發(fā)生器,,帶有濾波波器的高頻頻電路、匹匹配器、工工作裝置、、控制裝置置和電極組組成(圖8)。作用:將網(wǎng)路低頻頻電能轉(zhuǎn)變變成高頻電電能,塑料料焊接經(jīng)常常采用的工工作頻率為為27.12MHZ,并且其偏偏差為土0.6%,這是國(guó)國(guó)際上認(rèn)可可的工業(yè)頻頻率,其功功率一般為為0.6~150kW。PS,PP,PE不適用高頻頻焊接;硬硬PVC,軟PVC,ABS,PA適用高頻焊焊接。6、焊接工藝藝6.1熱風(fēng)焊6.1.1手工熱風(fēng)擺擺動(dòng)焊(WF)德國(guó)焊接學(xué)學(xué)會(huì)規(guī)程DVS2207T3對(duì)此做了規(guī)規(guī)定所謂熱風(fēng)焊焊就是將熱熱風(fēng)作為熱熱源。焊接接材料根據(jù)據(jù)需要可以以是焊條(硬),也可以是是帶狀的(軟)。焊接時(shí)將將焊條往坡坡口里壓,,隨著熱風(fēng)風(fēng)的加熱使使焊件坡口口側(cè)和焊條條都處于熱熱塑性狀態(tài)態(tài),在外加加壓力的作作用下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)焊接。通通常軟、硬硬PVC,PE均采用此法法焊接,焊焊接速度在

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