专利名称：能够防止产生冷焊与过焊缺陷的电熔焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电熔焊机技木，特别涉及能够防止产生冷焊与过焊缺陷的电熔焊机。
技术背景 近年来，我国能源结构和政策的调整以及西气东输等重要能源战略计划的进一歩实施，给我国的燃气管道行业带来了巨大的发展空间。塑料管道和热塑性增强塑料复合管以其优异的综合力学性能在各行业中得到快速的发展和应用。电熔焊接是塑料管和复合管最主要的连接方式之一，尤其在某些复杂恶劣环境(如高压、泥浆等)下使用的复合管道，电熔焊接几乎是唯一适用的连接方式。合理的焊接エ艺是保障电熔接头质量的关键。现有的电熔接头在焊接エ艺开发阶段，均采用试验的方法确定エ艺的合理性，即通过不断改变焊接时间，制备出不同エ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エ艺。这种方法的主要缺点是，开发周期长，剥离试验结果波动性较大，并且只能通过破坏性试验检验接头是否有冷焊或过焊发生，而不能对焊接过程进行实时监测以在接头焊接过程中避免发生冷焊或过焊。施建峰等提出的聚こ烯管道冷焊接头的检测和评价方法只能适用于对已完成焊接的接头进行检测，不能在实施焊接的时候就避免冷焊或过焊的产生。(施建峰，聚こ烯管道电熔接头冷焊缺陷的检测、评定及其形成机理研究，浙江大学博士学位论文，2011)冷焊和过焊缺陷是工程中常见的由焊接エ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こ烯因温度过高而发生裂解，产生过焊缺陷。现有的电熔焊接主要采用39. 5V的恒电压焊接方式，唯一的控制參量是焊接时间。但是焊接时间与电熔焊接界面的温度值并没有直接的关联关系，而且实际上，由于不同的厂家电阻丝エ艺各不相同，因此即使相同的焊接电压，焊接输入功率是不同的，因而所需的焊接时间也不相同。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种能够防止产生冷焊与过焊缺陷的电熔焊机。本实用新型采用的技术方案是提供一种能够防止产生冷焊与过焊缺陷的电熔焊机，其焊接电路中包括精密(或电流测量用小)电阻和电流测量电路，所述电流測量电路中包括两个并联接至选择切换开关的电流測量模块，两个电流测量模块共用一路由控制器控制的模数转换电路；其中ー个电流测量模块在焊接前使用，其放大器放大系数为100 500 ;另一个电流测量模块在焊接过程中使用，其放大器放大系数为10 100。作为ー种改进，所述精密电阻的电阻值为O. 5 ΙΟπιΩ，标示阻值误差不超过±0.5%，电阻温度系数(温漂)不超过20ppm。本实用新型的电熔焊机通过下述方法实现焊接，包括(I)在焊接过程中，实时测量焊接电路的电流与电压，以获取电熔套筒中电阻丝的电阻值变化情况；通过控制焊接电路的电压，以实现对电阻丝电阻值及焊接功率的控制；同时，控制焊接过程中电阻丝周围聚こ烯材料的温度Tpe始终满足Tm < Tpe < Td 其中，Tm为聚こ烯完全熔融的温度，で；Td为聚こ烯裂解的温度，V ;对Tpe的控制是根据下述公式，通过控制电熔套筒中电阻丝的电阻值来实现的Tpe =—(― -1) + T0 - ΔΓ
CCt R0式中，％为电阻丝温度系数，で—1;! 为实时测量的电阻值，Ω 为电熔接头的初始电阻值，Ω Jtl为初始环境温度，で；AT为电阻丝周围的聚こ烯材料与电阻丝之间的温差，其值可取为20 60°C，取决于电阻丝与聚こ烯的贴合程度。(2)记录焊接过程中电阻丝的实时焊接功率，并累加计算焊接输入热量，当焊接输入热量达到电熔套筒完成焊接所需总输入热量Q的数值时，焊接结束。在开始焊接之前，向焊接机的控制器中输入电熔套筒完成焊接所需总输入热量Q的数值；当焊接输入热量达到总输入热量Q的数值时，自动切断焊接电路的电源。本实用新型的有益效果通过本实用新型中的方法，对于某一规格的电熔套筒，只要给定需要的焊接输入热量，电熔焊机就可以自动确定合理的焊接エ艺。目标是确定电熔接头能获得足够的焊接输入热量的前提下，不会发生冷焊和过焊缺陷。在现有的数字式焊机上可以方便地加入这种控制方法，成为具有防冷焊与过焊功能的新型电熔焊机。这种新型电熔焊机适用于现有全部规格的电熔套筒，不需要对电熔套筒做任何结构上或电路上的改进。该电熔焊机可根据所检测到的焊接界面温度调节输入电压，并在焊接过程中实时监测输入功率并计算输入热量，以保证电熔焊接过程中电阻丝向管件与管材传递足够的热量，从焊机控制角度避免过焊、冷焊等常见焊接缺陷的发生。
图I为电熔焊机中电路测量模块示意图。
具体实施方式
本实用新型的实现原理是以焊接输入总热量为控制变量，以测量的焊接界面温度结果为监测变量，以电阻丝的焊接输入电压为控制參数，实时调整电熔接头的焊接输入功率。通过实时监测电熔焊接过程中电阻丝的变化来检测焊接界面温度，在确保充足的焊接输入热量的目标下，避免因焊接界面温度过高而导致电熔接头产生过焊缺陷，或因为焊接界面温度不足而产生冷焊缺陷。电熔焊接过程中电阻丝的电阻值会随着温度升高而线性増大，其变化形式如下式所示R = R0[1+Qt(T-T0)] (I)式中ル为电熔接头的初始电阻，Q ；R为实时测量的电阻值，Q ;T0为初始环境温度，で；a,为电阻丝温度系数，でヽ汀为电阻丝实时温度，で。根据⑴式，电阻丝的实时温度T可以表示为
权利要求1.一种能够防止产生冷焊与过焊缺陷的电熔焊机，其焊接电路中包括精密电阻和电流測量电路，其特征在于，所述电流測量电路中包括两个并联接至选择切换开关的电流测量模块，两个电流测量模块共用一路由控制器控制的模数转换电路；其中一个电流測量模块在焊接前使用，其放大器放大系数为100 500 ;另ー个电流测量模块在焊接过程中使用，其放大器放大系数为10 100。
2.根据权利要求I所述的电熔焊机，其特征在于，所述精密电阻的电阻值为O.5 IOmΩ ,标示阻值误差不超过±0. 5%,电阻温度系数不超过20ppm。
专利摘要本实用新型涉及电熔焊机技术，旨在提供一种能够防止产生冷焊与过焊缺陷的电熔焊机。该电熔焊机，其焊接电路中包括精密电阻和电流测量电路，所述电流测量电路中包括两个并联接至选择切换开关的电流测量模块，两个电流测量模块共用一路由控制器控制的模数转换电路；其中一个电流测量模块在焊接前使用，其放大器放大系数为100～500；另一个电流测量模块在焊接过程中使用，其放大器放大系数为10～100。利用本实用新型，只要给定需要的焊接输入热量，电熔焊机就可以自动确定合理的焊接工艺。在现有的数字式焊机上可以方便地加入这种控制，成为具有防冷焊与过焊功能的新型电熔焊机。
文档编号B29C65/02GK202399517SQ201120534708
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者徐成, 施建峰, 郑津洋, 郭伟灿 申请人:浙江大学