精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的焊接方法技术

本发明专利技术涉及塑料管件焊接技术，旨在提供一种精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的焊接方法。包括：以四线制导线作为电熔焊机与电熔管件之间的连接导线，其中两根作为焊接线，另两根导线用于连接电熔焊机的测量电路与电熔管件的接线插口，作为测量线采集电熔管件两端的实际电压值；在焊接过程中，以测量线上采集到的电压值直接作为电熔管件的焊接电压，并将其作为电熔焊机的控制变量对电熔管件上焊接电压进行精确控制。本发明专利技术能有效消除焊接线自身电阻导致的压降影响，精确控制电熔接头上焊接电压以符合工艺要求。本发明专利技术能方便运用到现有数字式焊机当中，改造成本低，技术效果明显，经济效益显著。

Welding Method of Accurately Controlling Welding Voltage on Fused Pipe during Fused Melt Welding

The invention relates to the welding technology of plastic pipe fittings, aiming at providing a welding method for accurately controlling the welding voltage on the fused pipe fittings in the process of fused welding. It includes: using four-wire guide wire as the connecting wire between the welder and the welded pipe, two of which are used as welding wires, and the other two wires are used to connect the measuring circuit of the welder and the connection socket of the welded pipe to collect the actual voltage value at both ends of the welded pipe; during the welding process, the voltage value collected on the measuring line is used directly as the welding of the welded pipe. The connection voltage is used as the control variable of the welding machine to precisely control the welding voltage on the fused pipe fittings. The invention can effectively eliminate the voltage drop effect caused by the resistance of the welding line itself, and accurately control the welding voltage on the fusion joint to meet the technological requirements. The invention can be conveniently applied to the existing digital welding machine with low cost, obvious technical effect and remarkable economic benefit.

【技术实现步骤摘要】
精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的焊接方法
本专利技术涉及塑料管件焊接技术，特别涉及一种精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的焊接方法。
技术介绍
聚乙烯管道以其质轻价廉、比强度大、比刚度高以及耐磨损、耐腐蚀、绝缘等优势正逐渐代替金属管道，成为埋地燃气管道发展的主流。我国目前新铺设的城市燃气管大多为聚乙烯管材。电熔焊接是聚乙烯燃气管道最主要的焊接方式之一。自上世纪九十年代以来，国内外研究机构在聚乙烯管道接头力学性能和可靠性方面进行了一系列研究，在聚乙烯管道电熔接头缺陷分类方面，研究者主要考虑了焊接接头中的熔合面夹杂缺陷和孔洞缺陷，这些是可直接观察到的表观缺陷，但缺少对聚乙烯管道电熔接头所特有的、工程中却容易出现的冷焊缺陷(由于焊接输入热量不足或过多造成的接头性能达不到规定要求)进行研究。冷焊和过焊缺陷是工程中常见的由焊接工艺不合理造成的缺陷。如果焊接界面温度过低或者没有在熔融温度以上持续足够长的时间，会产生冷焊缺陷，含冷焊缺陷的电熔接头在服役过程中可能会发生沿熔合面发生贯穿裂纹扩展失效。如果焊接输入热量过多，可能会使电熔接头内部的聚乙烯因温度过高而发生裂解，产生过焊缺陷。合理的焊接工艺是保障电熔接头质量的关键。现有的电熔接头在焊接工艺开发阶段，均采用试验的方法确定工艺的合理性，即通过不断改变焊接时间，制备出不同工艺条件下焊制的电熔接头，然后通过拉伸剥离试验，若剥离后试样满足GB15558.2中规定的不超过33％的脆性破坏，就认为是合格的焊接工艺。现有的电熔焊接主要采用39.5V的恒电压焊接方式，唯一的控制参量是焊接时间。电熔焊机采用控制输出电压的方式控制焊接电压，即在电熔焊机的电压输出端口测量电压，并与39.5V进行比较，若输出端口测得的电压低于39.5V，则提高输出电压，反之降低输出电压，从而使输出端口电压始终保持39.5V。然而，这种控制方式默认假设连接焊机和管件的焊接线电阻相比管件电阻很小，因而在焊接线上几乎不产生压降。然而通过测量国内数家行业知名企业市售产品(包括从63mm～315mm的电熔管件)的电阻值，发现多数电熔管件的电阻均在0.6～1Ω左右。而电熔焊机的焊接线按照国家标准GB/T20674.2-2006的规定，输出焊接线的长度不小于2.5m，实际电熔焊机为现场连线方便，其焊接线长度均超过3～5m。实际测量多台电熔焊机的输出焊接线的电阻，其电阻值均为0.05～0.1Ω之间，达到了部分管件电阻的16.7％。采用这样的焊接线进行电熔焊接，会产生不同程度的冷焊缺陷，主要原因在于：(1)由于焊接线电阻的分压，使得实际加到电熔管件上的电压不足39.5V，因而电熔管件实际处于欠压焊接状态，自然会产生冷焊；(2)由于不同管件电阻不同，不同焊接线电阻也不同，因而电熔管件上欠压的幅度也各不相同，因而冷焊的程度也各不相同。更严重的问题是，部分厂家在对焊接电压进行工艺试验时，一直采用使用年限长且未对焊接线检验的焊机进行焊接，因而其工艺试验时产品的焊接电压就已经低于39.5V，其在此基础上确定的焊接时间实际上是在低于39.5V下的焊接电压得到的焊接时间。由于焊接线分走多少电压取决于焊接线电阻和管件电阻，因而如果实际现场焊接的电熔焊机的焊接线是高质量低电阻的焊接线，可能使管件的焊接电压高于39.5V而造成过焊或甚至喷料的严重后果；若实际现场焊接的电熔焊机的焊接线是高电阻的焊接线，则可能使管件的焊接电压不同程度的低于39.5V而造成冷焊缺陷，且冷焊的程度无法预计。综上所述，只有精确地控制电熔管件上的焊接电压，才能有效的避免电熔接头的冷焊或过焊缺陷，保障电熔焊接接头的可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的焊接方法。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的焊接方法，包括以下步骤：(1)以四线制导线作为电熔焊机与电熔管件之间的连接导线；其中两根导线用于连接电熔焊机的电源正负极与电熔管件的接线插口，作为焊接线为电熔管件提供发热所需电压与电流；另两根导线用于连接电熔焊机的测量电路与电熔管件的接线插口，作为测量线采集电熔管件两端的实际电压值；(2)在焊接过程中，以测量线上采集到的电压值Uf直接作为电熔管件的焊接电压，并将其作为电熔焊机的控制变量对电熔管件上焊接电压进行精确控制。本专利技术中，对焊接线的电流进行采样作为焊接电流，利用测量线上采集的电压值和焊接线上采集的电流值，根据下式得到电熔管件的实时电阻值：式中，Rft为焊接过程中电熔管件的实时电阻值，Ω；Ut为测量线两端的实时电压值，即电熔管件的焊接电压值，V；It为焊接线上的实时电流值，即焊接电流值，A。本专利技术中，还包括：将测量或计算得到的电流值、电压值、电阻值的数据实时显示在电熔焊机的显示面板上。本专利技术进一步提供了用于实现前述焊接方法的电熔焊机，包括用于连接焊接线的电源正负极输出接口，电熔焊机的测量电路通过导线接至焊接线用于采样焊接电流；其特征在于，在电熔焊机上设有两个电压测量接线口，两根测量线的一端分别其相接，另一端则与两根焊接线的末端分别并接，然后接至电容管件上的接线插口；电熔焊机的测量电路通过导线连接至电压测量接线口，用于采样两根测量线之间的电压值。本专利技术中，所述测量线与焊接线的末端并接至铜接头上，铜接头具有与电容管件上接线插口相匹配的插槽或插孔。本专利技术中，所述测量线与焊接线具有相同或相近似的长度，并以同一绝缘外层包裹保护。本专利技术中，所述焊接线中金属导线的截面直径大于测量线中金属导线，两者截面直径之比大于2。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本专利技术的方法能够有效的消除焊接线自身电阻导致的压降的影响，从而可以实现精确控制电熔接头上的焊接电压，使其符合工艺要求。(2)本专利技术可以方便地运用到现有的数字式焊机当中，使其成为具有精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的新型电熔焊机，改造成本很低，但获得的技术效果明显，所带来的经济效益显著。附图说明图1为现有技术中电熔焊机控制原理框图；图2为本专利技术中电熔焊机控制原理框图；图3为本专利技术中四线制导线连接示意图。具体实施方式本专利技术中，能够精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的电熔焊机，包括用于连接焊接线的电源正负极输出接口，电熔焊机的测量电路通过导线接至焊接线用于采样焊接电流；在电熔焊机上设有两个电压测量接线口，两根测量线的一端分别其相接，另一端则与两根焊接线的末端分别并接，然后接至电容管件上的接线插口；电熔焊机的测量电路通过导线连接至电压测量接线口，用于采样两根测量线之间的电压值。为安装使用方便考虑，可以将测量线与焊接线的末端并接至铜接头上，铜接头具有与电容管件上接线插口相匹配的插槽或插孔。同时，测量线与焊接线具有相同或相近似的长度，并以同一绝缘外层包裹保护。焊接线中金属导线的截面直径大于测量线中金属导线，两者截面直径之比大于2。该设计的目的是，电熔焊机中电压反馈来自四线制导线中的测量线，其流过的测量电流应该很小，通常控制在焊接电流的1/1000不到，这样的话可以使测量线的压降很小，即从测量线上测量的得到的电压值Uf可以直接作为电熔管件上的焊接电压。基于上述电熔焊机，本专利技术中精本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以四线制导线作为电熔焊机与电熔管件之间的连接导线；其中两根导线用于连接电熔焊机的电源正负极与电熔管件的接线插口，作为焊接线为电熔管件提供发热所需电压与电流；另两根导线用于连接电熔焊机的测量电路与电熔管件的接线插口，作为测量线采集电熔管件两端的实际电压值；(2)在焊接过程中，以测量线上采集到的电压值Uf直接作为电熔管件的焊接电压，并将其作为电熔焊机的控制变量对电熔管件上焊接电压进行精确控制。

【技术特征摘要】
1.一种精确控制电熔焊接过程中电熔管件上焊接电压的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以四线制导线作为电熔焊机与电熔管件之间的连接导线；其中两根导线用于连接电熔焊机的电源正负极与电熔管件的接线插口，作为焊接线为电熔管件提供发热所需电压与电流；另两根导线用于连接电熔焊机的测量电路与电熔管件的接线插口，作为测量线采集电熔管件两端的实际电压值；(2)在焊接过程中，以测量线上采集到的电压值Uf直接作为电熔管件的焊接电压，并将其作为电熔焊机的控制变量对电熔管件上焊接电压进行精确控制。2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，还包括：对焊接线的电流进行采样作为焊接电流，利用测量线上采集的电压值和焊接线上采集的电流值，根据下式得到电熔管件的实时电阻值：式中，Rft为焊接过程中电熔管件的实时电阻值，Ω；Ut为测量线两端的实时电压值，即电熔管件的焊接电压值，V；It为焊接线上的实时电流值，即焊接电流值，A。3.根据权利要求2所述的焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐磊，
申请(专利权)人：诸暨市逍遥管道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33