PE 管材連接包括熱熔焊接和電熔焊接兩種方式熱熔焊接是通過(guò)加熱板將需要焊接 PE 管材的兩端加熱,加熱到規(guī)定熔融溫度,然后在規(guī)定的壓力下進(jìn)行冷卻,最終達(dá)到熔接在一起的目的。
1熱熔焊機(jī)
熱熔焊機(jī)是用來(lái)進(jìn)行對(duì)高密度聚乙烯(HDPE)進(jìn)行加熱焊接的專用設(shè)備,焊機(jī)的質(zhì)量直接影響焊接質(zhì)量, 它的性能要符合ISO12176-1標(biāo)準(zhǔn)要求。其主要由泵站、機(jī)架、夾具、加熱板、銑刀等部分組成。
熱熔對(duì)接焊焊接的過(guò)程分三個(gè)階段 :加熱段、切換對(duì)接段和冷卻段 ;也就是說(shuō)在對(duì)接焊具備焊接條件的情況下,每一個(gè)焊口都要經(jīng)過(guò)這三個(gè)階段的循環(huán)。熱熔堆焊的工藝參數(shù)有三個(gè) :壓力、溫度、時(shí)間 ;在工藝溫度下焊接壓力和焊接時(shí)間的關(guān)系 , 見(jiàn)圖 1。
1.1 溫度
焊接溫度一般為 200~235℃,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的焊接工藝參數(shù) PE80 材料焊接溫度為 210±10℃ ;PE100 材料為 225±10℃。
圖中 :
P 1 ——焊接規(guī)定 ;
P 2 ——總的焊接壓力,P 2 =P 1 +P 拖 ,MPa ;
P 拖 ——拖動(dòng)壓力,MPa ;
t 1 ——卷邊達(dá)到規(guī)定高度的時(shí)間,卷邊高度mm ;
t 2 ——對(duì)接焊需要的吸熱時(shí)間,s ;
t 3 ——撤去加熱板的時(shí)間,s ;
t 4 ——壓力升到P2所需要的時(shí)間,s ;
t 5 ——冷卻時(shí)間,min。
1.2 壓力
需焊接的焊接面的標(biāo)準(zhǔn)壓力或力值 P 0 =0.15 N/mm 2 。
1.3管材 / 管件所需的對(duì)接力公式為 F1 =P0 . A式中 :
F 1 ——管材 / 管件所需的對(duì)接力,N ;
P 0 ——作用于管材上單位面積的力,0.15 N/mm 2 ;
A——管材 / 管件截面積,mm 2 。
焊機(jī)的液壓系統(tǒng)給出的力 :F2 =P1.S式中 :
F2 ——焊機(jī)需要輸出的對(duì)接力,N ;
P1 ——焊機(jī)液壓系統(tǒng)壓力,MPa ;
S——焊機(jī)液壓缸活塞的有效面積,mm 2 。
∵ F1=F2
∴ P1=P0.A/S
拖動(dòng)拉力P拖:是焊機(jī)夾具克服各種阻力(摩擦力和拖動(dòng)力)需要的拉力,它是一個(gè)變數(shù),根據(jù)焊接環(huán)境、夾持管材長(zhǎng)度、重量不同而調(diào)整。焊接總的壓力P2 :P2 =P1+P拖
吸熱時(shí)間(s)t2 ;管材/管件壁厚(mm)×10(s),根據(jù)材料、壁厚確定。根據(jù)氣溫等環(huán)境變化時(shí)而適當(dāng)調(diào)整。
1.4 熱熔對(duì)接焊的標(biāo)準(zhǔn)工藝參數(shù)熱熔對(duì)接焊的標(biāo)準(zhǔn)工藝參數(shù)表 1。
2操作步驟
2.1準(zhǔn)備工作
(1)檢查液壓系統(tǒng) ;
(2)檢查電源電壓、電路,確認(rèn)電源符合焊機(jī)要求 ;
(3)檢查清潔加熱板,加熱板四氟乙烯涂層完好,不得存在破損現(xiàn)象 ;
(4)接通電源,檢查加熱板、液壓系統(tǒng)、銑刀等完好,空載試機(jī) ;
(5)將加熱板加熱到規(guī)定溫度后,保持 10 min以上,確保熱板溫度有效區(qū)域溫度均勻穩(wěn)定 ;
(6)準(zhǔn)備焊接相關(guān)的輔助工具,如扳手等 ;
(7)安裝相應(yīng)規(guī)格的卡瓦,鏈接牢固無(wú)松動(dòng)。
2.2 安裝焊接管材
(1)按工藝要求設(shè)定焊接工藝參數(shù) ;
(2)安裝焊接管材,安裝時(shí)注意調(diào)整同心度,加裝管材支撐導(dǎo)輪,減少拖動(dòng)摩擦力 ;用卡瓦校正管材橢圓度 ;
(3)將管材焊接端頭內(nèi)外表面清潔,至少 20 mm。
2.3 銑削焊接管材端面
(1)調(diào)整好管材端頭錯(cuò)口符合要求后,放上銑刀,鎖上安全鎖,防止銑削時(shí)銑刀晃動(dòng) ;
(2)啟動(dòng)銑刀,轉(zhuǎn)動(dòng)正常后,啟動(dòng)液壓系統(tǒng)逐步加壓到規(guī)定壓力開(kāi)始銑削管端,當(dāng)銑削兩端都形成連續(xù)的長(zhǎng)屑,且寬度等于壁厚后,逐步降壓,打開(kāi)機(jī)架,關(guān)閉銑刀,撤去銑刀 ;
(3)將銑削下來(lái)料屑清理干凈。
2.4 檢測(cè)拖動(dòng)壓力
(1)均勻緩慢加壓閉合機(jī)架,觀察液壓壓力表,機(jī)架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)壓力值為拖動(dòng)壓力(P 拖 ),注意 :每次焊接都必須測(cè)量拖動(dòng)壓力(P 拖 );
(2)檢查焊接端面,檢查焊接面的錯(cuò)邊量,錯(cuò)邊量 < 壁厚 10% ;
(3)加壓到焊接壓力,檢查管材安裝是否夾緊 ;如果未夾緊重新夾緊 ;
(4)檢查沒(méi)問(wèn)題后,打開(kāi)機(jī)架。
2.5 焊接管材端面加熱
(1)放上加熱板,閉合機(jī)架,開(kāi)始加熱,調(diào)整壓力至焊接總壓力 (P 2 )= 拖動(dòng)壓力 (P 拖 )+ 焊接壓力(P 1 );
(2)當(dāng)加熱板兩側(cè)卷邊高度達(dá)到規(guī)定值時(shí),迅速降壓至拖動(dòng)壓力(P 拖 )開(kāi)始吸熱并計(jì)時(shí),吸熱時(shí)間必須要達(dá)到規(guī)定時(shí)間。
2.6 熱熔焊接
(1)吸熱時(shí)間到后,打開(kāi)機(jī)架,立即撤去加熱板后,立即閉合機(jī)架,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),將壓力勻速升至焊接壓力 ;
(2)開(kāi)始冷卻,冷卻計(jì)時(shí)。
2.7 拆卸卡瓦,焊接結(jié)束
冷卻時(shí)間到后,降壓至 0,松開(kāi)卡瓦,取出焊接完的管材,打開(kāi)機(jī)架,焊接結(jié)束,進(jìn)行下一個(gè)焊口焊接。
3電熔焊接
電熔焊接焊接原理 :通過(guò)專用電熔焊機(jī)將預(yù)埋在電熔管件內(nèi)表面的電阻絲通電后發(fā)熱,使電熔管件內(nèi)表面和承插管材的外表面達(dá)到熔化溫度,熔化融合,冷卻后成為一體,達(dá)到焊接目的
電熔焊機(jī)有半自動(dòng)和全自動(dòng)焊機(jī),全自動(dòng)電熔焊機(jī)焊接時(shí),焊接參數(shù)是由焊機(jī)讀碼器直接掃描電熔管件上的條碼,將所有的焊接參數(shù)自動(dòng)輸入焊機(jī),然后進(jìn)行焊接。
電熔焊適用于不同材料等級(jí)和不同 SDR 系列管材的連接,但是應(yīng)當(dāng)注意電熔管件材料的分級(jí)(最小環(huán)向應(yīng)力“MRS”)和壁厚,當(dāng)使用的電熔管件用于連接的管材不是由相同“MRS”分級(jí)的聚乙烯(PE)材料制造時(shí),管材和電熔管件壁厚之間關(guān)系應(yīng)當(dāng)符合表 2。
4操作步驟
4.1 焊接準(zhǔn)備工作
(1)檢查電源電壓,確認(rèn)電熔焊機(jī)連接電壓在焊機(jī)要求的范圍之內(nèi)。
(2)電源線滿足焊機(jī)輸出功率的要求。
(3)焊機(jī)接地良好。
4.2 電熔焊接
(1)打開(kāi)電容焊機(jī),焊機(jī)正常,無(wú)報(bào)警。
(2)準(zhǔn)備焊接管材,管端面平整,垂直軸線。
(3)量取電熔管件承插長(zhǎng)度,在承插焊接管材上劃線,標(biāo)示清楚。
(4)用專用刮刀刮去管材表面氧化皮 :將劃線內(nèi)需焊接的管材表面刮去 0.1~0.2 mm 厚度,保持清潔干燥。
(5)承插安裝 ;將電熔管件套在需焊接的管材上,承插至劃線標(biāo)記處。
(6)安裝固定 ;用專用的電熔卡具進(jìn)行安裝固定,必要時(shí)復(fù)圓,確保管材圓度和焊接同軸度。
(7)接通電源。
(8)調(diào)整電熔焊機(jī),調(diào)至“自動(dòng)”焊接模式
(9)用掃描器讀取條碼,讀取焊接參數(shù)到電熔焊機(jī)。
(10)起動(dòng)焊機(jī)自動(dòng)焊接,同時(shí)自動(dòng)計(jì)時(shí)儲(chǔ)存有關(guān)焊接參數(shù)。
(11)焊接結(jié)束 ;根據(jù)焊機(jī)提示,關(guān)掉電源 ;進(jìn)行下一個(gè)焊口。
5總結(jié)
PE 管材焊接方式主要包括熱熔對(duì)接焊和電熔焊接,兩種方式的焊接設(shè)備不同,焊接工藝也完全不同,熱熔對(duì)接焊主要焊接參數(shù)包括焊接壓力和時(shí)間,電熔焊接主要注意焊接電流和焊接時(shí)間,不同情況下采用不同的焊接方式,各有利弊,只要嚴(yán)格按照要求操作,都能保證焊接質(zhì)量。