專利名稱：基于特征線的管道電熔焊接時(shí)間測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料管道或塑料復(fù)合管道電熔焊接工藝設(shè)計(jì)方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明 涉及一種基于特征線的塑料管道或塑料復(fù)合管道電熔焊接最佳焊接時(shí)間的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
電熔焊接廣泛用于連接塑料管道或塑料復(fù)合管道。對(duì)于某些復(fù)合管道，如鋼絲纏繞增強(qiáng) 塑料復(fù)合管道(PSP管)，電熔焊接甚至是唯一的連接方式。與其他焊接方式相比，電熔焊接過(guò)程受人為因素干擾較少，其焊接質(zhì)量基本由焊接工藝決定。冷焊和過(guò)焊是由于焊接工藝不 當(dāng)產(chǎn)生的最常見的兩種電熔焊接接頭缺陷。過(guò)焊是由于焊接熱量過(guò)多造成的， 一般具有明顯 的外觀特征，如鼓脹、熔料流出等，易于現(xiàn)場(chǎng)工人直接判斷并將其切除更換。冷焊是由于焊 接熱量不足造成的，其外觀特征與正常焊接接頭無(wú)異，即使采用常規(guī)的無(wú)損檢測(cè)方法都無(wú)法 有效檢測(cè)。冷焊接頭失效形式為突然性的脆性失效，而且失效時(shí)間難以預(yù)測(cè)。如輸送燃?xì)獾?危險(xiǎn)介質(zhì)的塑料或復(fù)合管道的電熔接頭含有冷焊缺陷， 一旦失效將給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶 來(lái)巨大的損失。
目前電熔焊機(jī)大多采用39.5V的固定焊接電壓，因而確定最佳的焊接時(shí)間是保證焊接質(zhì) 量的關(guān)鍵?，F(xiàn)有管道生產(chǎn)廠商主要采用力學(xué)試驗(yàn)法，以此確定不同生產(chǎn)工藝條件下產(chǎn)出的不 同批次的管道或在不同溫度環(huán)境中使用中的最佳焊接時(shí)間，即先用一系列不同的焊接時(shí)間制 作一批電熔接頭，然后對(duì)其進(jìn)行165小時(shí)或1000小時(shí)的高溫靜液壓試驗(yàn)，試驗(yàn)通過(guò)的接頭則 表明其焊接工藝達(dá)到使用要求。然而該方法需要耗費(fèi)大量的人力物力財(cái)力，時(shí)間周期長(zhǎng)，且 只能確定合理的焊接時(shí)間區(qū)間而無(wú)法找出最佳的焊接時(shí)間。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于特征線的塑料管道或塑料復(fù)合 管道電熔焊接最佳焊接時(shí)間的測(cè)定方法。
電熔套筒是一種成熟的塑料管道或塑料復(fù)合管道配件(電熔和熱熔連接是塑料管道或塑 料復(fù)合管道最主要的連接方式，與熱熔接頭相比，電熔接頭強(qiáng)度較大，適用于較小壁厚的管材連接，也可用于不同批次材料的管材連接)。目前電熔套筒的加工工藝主要有兩種單次 注塑，切槽埋絲式和二次注塑，預(yù)先埋絲式。在使用時(shí)，將塑料管道或塑料復(fù)合管道插入電 熱套筒內(nèi)部，接通金屬絲的接線端頭，金屬絲升溫融化塑料管道或塑料復(fù)合管道的外壁和電 熔套筒的內(nèi)壁。停止給金屬絲通電后，兩個(gè)配件接合的地方降溫固化，從而實(shí)現(xiàn)管路的連 接。
當(dāng)在電熔套筒內(nèi)壁埋入金屬絲時(shí)，金屬絲和電熔套筒之間會(huì)存在間隙。加熱融化后，間 隙中的空氣會(huì)匯聚在塑料熔融形成的固液界面上，而這由一殘留微小氣泡形成的氣隙可以從 超聲檢測(cè)設(shè)備中很清楚地觀察到，并可將其視為"特征線"(如圖2所示)。隨著焊接進(jìn) 行，特征線與金屬絲之間的距離會(huì)逐漸向外移動(dòng)。特征線與金屬絲之間的距離Z即熔融層深 度，是一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量值。對(duì)于某一管徑的電熔套筒，可以由使用人員根據(jù)電熔接頭的拉伸剝 離能最大時(shí)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值來(lái)確定，或者根據(jù)使用人員對(duì)管道的其它使用目的或使用方法來(lái)確 定。本發(fā)明中對(duì)特征線的位移情況進(jìn)行檢測(cè)，就可以判斷焊接過(guò)程中固液界面的位移情況。 特征線移動(dòng)到規(guī)定位置所需的時(shí)間即為最佳悍接時(shí)間。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的提供一種基于特征線的塑料管道或塑料復(fù)合管道電 熔焊接時(shí)間測(cè)定方法，包括以下步驟-
(1) 測(cè)量電瑢套筒內(nèi)壁上金屬絲相互之間的間距，并以此作為后續(xù)步驟中超聲錄像里像 素點(diǎn)之間實(shí)際距離的換算依據(jù)；
(2) 將塑料管道或復(fù)合塑料管道的端頭插入電熔焊機(jī)的電熔套筒，使用超聲檢測(cè)設(shè)備測(cè) 量并記錄金屬絲在超聲圖像里的位置；
(3) 實(shí)施電熔連接，同時(shí)進(jìn)行超聲錄像，記錄電熔焊接過(guò)程中特征線與金屬絲之間的距 離變化的情況；
(4) 當(dāng)熔融層深度即特征線與金屬絲之間的距離增大到Z時(shí)，記錄電熔焊機(jī)上顯示的當(dāng) 前焊接持續(xù)時(shí)間，即為達(dá)到該熔融層深度的最佳焊接時(shí)間"'。
作為一種改進(jìn)，所述熔融層深度丄根據(jù)電熔接頭的拉伸剝離能最大時(shí)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值來(lái)確定。
作為一種改進(jìn)，當(dāng)所述管道是聚乙烯管道時(shí)，根據(jù)電熔接頭的拉伸剝離能最大時(shí)的實(shí)驗(yàn) 測(cè)量值確定熔融層深度丄=0.0278D +0.6654 ，其中"為聚乙烯管道的外徑。 本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)一次焊接實(shí)驗(yàn)即可確定不同生產(chǎn)工藝條件下產(chǎn)出的不同批次的管道 或在不同溫度環(huán)境中使用的塑料管道或復(fù)合塑料管道電熔焊接的最佳焊接時(shí)間，快捷準(zhǔn)確， 非常適用于工程中應(yīng)用。


圖1電熔套筒加熱開始前初始間隙的超聲圖譜； 圖2電熔套筒加熱過(guò)程中特征線的超聲圖譜。
圖中的附圖標(biāo)記1-套筒內(nèi)金屬絲周圍的初始?xì)庀丁?-套筒內(nèi)壁與管材外壁界面、3-特 征線、4-金屬絲。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，下面將以聚乙烯管道的電熔悍接為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。 本實(shí)施例中基于特征線的聚乙烯管道電熔焊接時(shí)間測(cè)量方法，是采用經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)先確定 特征線3與金屬絲4之間的距離，然后以該距離來(lái)確定電熔接頭的最佳焊接持續(xù)時(shí)間。 該方法包括以下步驟
(1) 測(cè)量電熔套筒內(nèi)壁上金屬絲相互之間的間距，并以此作為后續(xù)步驟中超聲錄像里 像素點(diǎn)之間實(shí)際距離的換算依據(jù)；實(shí)際操作中，可以先測(cè)出第1個(gè)金屬絲4與第10個(gè)金屬絲 4之間的實(shí)際距離，再測(cè)量超聲錄像截取圖片中第1個(gè)金屬絲4與第10個(gè)金屬絲4所對(duì)應(yīng)像 素點(diǎn)之間的尺寸，換算得到每個(gè)單位像素點(diǎn)代表的實(shí)際距離數(shù)值，這樣可以減小測(cè)量誤差。
(2) 將聚乙烯管道的端頭插入電熔焊機(jī)的電熔套筒，使用超聲檢測(cè)設(shè)備測(cè)量并記錄金 屬絲在超聲圖像里的位置；此時(shí)的特征線表現(xiàn)在超聲圖像里是套筒內(nèi)金屬絲周圍的初始?xì)庀?1。
(2) 實(shí)施電熔連接，同時(shí)進(jìn)行超聲錄像，記錄電熔焊接過(guò)程中特征線3與金屬絲4之間 的距離變化的情況；
(3) 當(dāng)特征線3與金屬絲4之間的距離增大到Z時(shí)，記錄電熔焊機(jī)上顯示的當(dāng)前焊接持 續(xù)時(shí)間，即為最佳焊接時(shí)間此處根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)定丄=0.0278D+ 0.6654，其中D為聚乙 烯管道的外徑。
在超聲檢測(cè)前，應(yīng)在電熔套筒外表面涂抹耦合劑，提高超聲錄像的檢測(cè)效果。 還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施
例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的
所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種基于特征線的管道電熔焊接時(shí)間測(cè)定方法，包括以下步驟(1)測(cè)量電熔套筒內(nèi)壁上金屬絲相互之間的間距，并以此作為后續(xù)步驟中超聲錄像里像素點(diǎn)之間實(shí)際距離的換算依據(jù)；(2)將塑料管道或復(fù)合塑料管道的端頭插入電熔焊機(jī)的電熔套筒，使用超聲檢測(cè)設(shè)備測(cè)量并記錄金屬絲在超聲圖像里的位置；(3)實(shí)施電熔連接，同時(shí)進(jìn)行超聲錄像，記錄電熔焊接過(guò)程中特征線與金屬絲之間的距離變化的情況；(4)當(dāng)熔融層深度即特征線與金屬絲之間的距離增大到L時(shí)，記錄電熔焊機(jī)上顯示的當(dāng)前焊接持續(xù)時(shí)間，即為達(dá)到該熔融層深度的最佳焊接時(shí)間topt。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于特征線的管道電熔焊接時(shí)間測(cè)定方法，其特征在于，所 述熔融層深度Z根據(jù)電熔接頭的拉伸剝離能最大時(shí)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值來(lái)確定。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的任意一種基于特征線的管道電熔焊接時(shí)間測(cè)定方法，其 特征在于，當(dāng)所述管道是聚乙烯管道時(shí)，根據(jù)電熔接頭的拉伸剝離能最大 時(shí)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值確 定熔融層深度丄=0.0278D + 0.6654 ，其中"為聚乙烯管道的外徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及塑料管道或塑料復(fù)合管道電熔焊接工藝設(shè)計(jì)方法，旨在提供一種基于特征線的塑料管道或塑料復(fù)合管道電熔焊接最佳焊接時(shí)間的測(cè)定方法。該方法包括測(cè)量電熔套筒內(nèi)壁上金屬絲相互之間的間距；使用超聲檢測(cè)設(shè)備測(cè)量并記錄金屬絲在超聲圖像里的位置；實(shí)施電熔連接同時(shí)進(jìn)行超聲錄像，記錄電熔焊接過(guò)程中特征線與金屬絲之間的距離變化的情況；當(dāng)距離增大到L時(shí)記錄電熔焊機(jī)上顯示的當(dāng)前焊接持續(xù)時(shí)間，即為達(dá)到該熔融層深度的最佳焊接時(shí)間t_pot。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)一次焊接實(shí)驗(yàn)即可確定不同生產(chǎn)工藝條件下產(chǎn)出的不同批次的管道或在不同溫度環(huán)境中使用的塑料管道或復(fù)合塑料管道電熔焊接的最佳焊接時(shí)間，快捷準(zhǔn)確，非常適用于工程中應(yīng)用。
文檔編號(hào)G04F13/00GK101544061SQ20091009841
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者平 徐, 施建峰, 鄭津洋, 郭偉燦 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)