PE管材因其柔韧性、耐腐蚀性、轻质以及良好的抗冲击性能而备受推崇。在连接方式上,热熔对接和电熔是常用的两种方法,它们能够确保管材与管件完全熔合,从而保障系统的安全性和施工的经济性,在工程领域中得到了广泛的应用。
下来,我们将深入探讨热熔对接的具体原理和操作步骤。热熔对接是通过加热板将塑料管材的末端熔融,然后进行对接融合,经过冷却固化后实现连接。这一过程可以分为五个关键阶段:
首先是预热阶段,此时电热板将两管材(件)的端口加热至适当温度,并施加一定压力使它们熔融卷边;
随后是吸热阶段,此阶段需要施加较小压力并确保热量在管材(件)内均匀扩散;
接下来是转换阶段,加热板在此阶段进行抽击动作,以缩短连接管材(件)相接处的时间;
之后是焊接阶段,此时两管材(件)的熔化端相互结合,并再次施加压力以确保连接质量;
最后是冷却阶段,需要自然冷却熔合部分,同时注意避免产生张力和机械应力。
焊接方法和步骤
1.焊接前的准备
确保热熔机电源连接良好,铣刀能够正常切削,加热板能均匀加热,且机架油缸运行顺畅。
2.焊接过程详解
(1)将待焊的管道或管件平稳地置于对接机上,并留出足够的切削余量,通常为10-20mm。
(2)根据所焊制的管材、管件尺寸,选择适当的卡瓦夹具,并夹紧管材,为后续的切削工作做好准备。
(3)使用铣刀切削管段、管件端面的杂质和氧化层,确保两对接端面的平整、光洁,且无杂质。
(4)用棉纱蘸酒精清洗管道头部,以去除灰尘和泥污等杂物。
(5)调整两焊管段端面,使其完全对中,错边量应控制在壁厚的10%以内,以确保对接质量。
(6)加热环节至关重要,对接温度应控制在210-230℃之间,并根据季节调整加热时间,以两端面熔融长度为1-2mm为佳。
(7)一旦加热完成,迅速将加热板移开,并让两热融端面相粘,同时施加压力。切换周期应尽可能短,以保证熔融对接的质量。
(8)在熔融对接过程中,应保持熔融压力稳定,并控制卷边宽度在2-4mm之间。压力过大可能导致熔融物挤出,反而影响连接强度。
(9)对接完成后,保持对接压力不变,让接口缓慢冷却。冷却时间应以手摸卷边感到生硬且无热感为准。
(10)一旦冷却完成,松开卡瓦,移开对接机,即可进行下一接口的连接准备。
此外,焊接工艺中还有三个关键参数:温度、压力和时间。在实施焊接时,一定要合理控制这些参数,以确保焊接质量和安全性。
3.聚乙烯管材对接焊的合适焊接温度范围
为200至230℃,通常生产厂家会设定在210±10℃。这个温度位于聚乙烯材料的粘流态转化温度之上,是聚乙烯熔融流动和分子相互扩散形成缠绕的关键条件,进而确保焊接结果具有较大强度和高质量。实践证明,若温度低于180℃,即使延长加热时间,也难以获得良好的焊接结果。同时,过高的温度可能激活分子链中的C键与氧发生反应,导致材料降解和氧化破坏,从而影响焊接质量。
4..时间的把控
(1)加热时间的把控:在焊接端面达到平整后,需持续加热10×壁厚(mm)秒。加热时间对焊接质量至关重要,它确保温度能均匀传递至焊接面并达到一定深度,从而维持较好的焊接温度。值得注意的是,随着需要加热的面积加大,管端面熔化的时间也会相应延长。此外,对流和辐射传播的能量会随着管壁厚度的增加而减少,这也影响了加热时间的选择。
(2)切换时间的把控:应尽可能在10秒内完成切换,因为管端面的不平度会导致热量传递不均,进而产生气孔,影响焊接质量。在加热的同时施加适当的压力是必要的,这有助于平整焊接面、促进塑化,并形成理想的焊接面进行热传递。
(3)冷却时间的把控:冷却时间设定为1.15~1.33×壁厚(mm)分钟。由于聚合物材料的导热性较差,冷却速度相对缓慢,因此需要充分的时间降至结晶温度,以确保晶粒能够充分生长并消除内应力。在一定的压力下进行冷却可以避免焊接端面出现缩孔。
(4)压力的把控:焊接压力和冷却压力应根据焊接面的截面积来设定,具体为×0.15N/mm2。在210±10℃的温度下进行焊接时,可以参照德国焊接协会DVS2207-95的标准来选择合适的加热时间和压力值。
5.热熔机各部件注意事项
加热板
加热板是热熔机的核心部件,其温度可达250℃,因此在使用过程中一定要格外小心。以下是使用加热板时需要注意的事项:
(1)佩戴防护手套,确保操作安全。
(2)在焊接完成后,将加热板放入专用支架,避免人员意外接触。
(3)运输前需冷却加热板,以防着火。
(4)焊接完成后,将加热板置于安全处,防止他人触及烫伤。
(5)提起加热板时,务必抓住把手,避免直接接触。
(6)切勿切断加热板电源,以免影响焊接质量。
(7)严禁用手触摸加热板,确保个人安全。
铣刀
铣刀用于管材(件)的铣削工作,使用时需注意以下事项:
(1)铣削前清理管件端面杂物,防止损伤刀片。
(2)铣削完毕后,等待铣刀盘停止转动再取下存放。
(3)提取铣刀盘时抓住把手,避免直接接触。
(4)确保铣刀盘装在焊机架上才能进行转动工作。
(5)切勿随意调整铣刀微动开关,以免影响铣削效果。
机架
机架是热熔机的支撑结构,使用时需注意以下事项:
(1)确保待焊件/材已准确夹装在机架上,以保证焊接质量。加热时,操作人员应适当远离焊机,确保安全。
(2)焊接过程中如活动卡盘与固定卡盘发生碰撞,应通过搬动压力调节杆打开卡盘,避免使用焊机总开关停机。
(3)运输机架时需确保卡具紧固,防止摔落造成损坏。
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