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电熔垫环

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电熔垫环
产品名称: 电熔垫环

电熔垫环

电熔管件应具备的技术指标
焊接热功量q
对於一个电熔管件,其焊接过程就是做热功的过程,如同我们平时烧开水一样。图1是一个电熔套筒和管材装配後的剖面示意图。我们知道,每一个电熔管件的熔区宽度是一定的,熔融深度也是可以确定的,图中的红线区域就是焊接时理想的熔融区。当管件的直径(内径)确定以後,我们就可以计算出,要焊好一个管件,熔融区内有多少克pe材料要升到230℃(230℃是pe比较好的熔融状态)。这个重量为:
w=3dl2δ/1000(克)(1)
式中,d为管件直径;l2为熔区宽度;δ为熔融深度。电熔垫环
一克pe升到230℃所需的热功为k焦耳,w克pe升到230℃需要的热功量为:
q=wk=πdl2δ(焦耳)(2)
由(2)式可知,q是电熔管件的一个固有参数,我们称为固有热功,它的大小取决於管件直径、熔区宽度和熔融深度三个参数。每个电熔管件的固有热功是一定的,一个电熔管件能否焊好,主要取决於这个参数。
由於电熔管件的焊接热功是电阻丝产生的,要能焊好一个电熔管件,电阻丝产生的焊接热功必须等於固有热功,於是有:
q=u2t/r=pt(焦耳)(3)
式中,u为焊接电压,r为管件电阻,t为焊接时间,p为焊接功率。这样,固有热功和管件的电气参数就联系起来了。由(3)式可知,焊接热功的大小取决於焊接电压、管件电阻和焊接时间三个参数。根据(2)式和(3)式我们马上就可以判定一个电熔管件是否合格,因为一个电熔管件做成後,焊接电压和焊接时间厂家已经给出,电阻值r可用仪表测得,先根据(2)式计算出固有热功,再根据(3)式计算出焊接热功。如果焊接热功等於固有热功,管件是合格的;如果焊接热功远大於固有热功,焊接时就可能出现过焊、炭化和喷浆甚至焊爆;如果焊接热功远小於固有热功,肯定焊不好。
由於(3)式中q是一个三元函数,当q一定时,如何确定u、r、t的值,这是电熔管件设计的关键所在。要确定u、r、t的值,必须对它们进行数学优化。

焊接功率密度dp/ds
焊接功率密度是电熔管件另一个重要参数,设计电熔管件时必须确定。电熔管件的直径不同,焊接功率密度也不同。所谓功率密度就是熔区内单位面积上容许施加的焊接功率,当它确定了之後,就可以计算出电熔管件的焊接功率:
p=(dp/ds)s(4)
式中,s为熔区面积。因为p=u2/r,如按照惯例,焊接电压u取39.5v,於是管件电阻为:
r=u2/p
这样管件电阻的大小就确定了。又根据(3)式得:
t=q/p或t=qr/u2
焊接时间也就确定了。可以看出,这个时间并不等於管径,所以“管径多粗就焊多少秒”的说法是没有根据的。可能对个别管件是对的,那是巧合,不是必然规律。这里举一个dn63电熔套筒的例子,根据笔者的优化计算,管件固有热工q=55191(焦耳),熔区面积s=118.692cm2,功率密度dp/ds=5.167w/cm2,焊接功率p=5.167×118.692=613(w),如焊接电压取39.5v,则管件电阻r=39.52/613=2.545(ω),焊接时间t=55191/613=90(秒)。显然焊接时间也不是63秒。电熔垫环
加热速度dq/dt=p
加热速度也是一个很重要的电气参数,由它可以算出一克塑料在不燃烧的条件下,升到230℃允许的最短时间,进而算出一个特定电熔管件允许的最小焊接时间,以验证所确定的焊接时间是否正确。在优化的条件下,dq/dt|max=q/t,据此我们可以判定一个管件给出的参数是否合格。如果管件给出的dq/dt>>q/t,焊接时间未到管件可能就焊喷了;同理,如果管件给出的dq/dt<
电阻丝的螺距s
电阻丝的螺距是电熔管件极其重要的一个参数。一个电熔管件,如果电阻、焊接电压、焊接时间、焊接功率等技术参数完全按照前面的方法进行设计,如果螺距确定不正确,同样焊不好,因为螺距直接决定着管件的轴向热负荷和径向热负荷。轴向热负荷与螺距成正比,为了达到理想的焊接效果,我们希望轴向热负荷要小,於是螺距不能太大。而径向热负荷与熔融深度δ成正比,为了达到规定的熔融深度,在管件设计时,热功的分配应该径向大,轴向小。减小螺距的直接效果就是减小轴向热功,增大径向热功。那麽一个特定的电熔管件,电阻丝的螺距到底等於多少才合理呢?笔者通过分析推导,已经得出了计算公式,在此不做详述。
电阻丝的温度系数λ
据笔者所知,目前制造电熔管件所用的电阻丝有:合金丝、康铜丝、黄铜丝、紫铜丝,还有的用铜包铁丝。它们的电阻随温度升高不断增大,属於正温度系数。由前可知,焊接功率为:
p=u2/r=u2/r0(1+λt)(5)
式中,r0为冷态电阻,t为焊接过程中的温度。由於温度系数λ的存在,随着温度的升高,分母不断加大,如果焊接电压保持不变,则功率就会不断减小,结果导致焊接热功不够,焊不好。如图2所示,在焊接过程中,功率曲线不断往下掉,这表明,总的焊接热功达不到规定值,焊接质量无法保证,所以电阻丝的温度系数是一个非常重要的参数,要求越小越好,为0最好。但任何材料的电阻温度系数都不可能为0,所以制造电熔管件时,应当选用温度系数低且稳定的电阻丝。在上述几种电阻丝中,康铜丝的电阻温度系数最低,铜包铁丝最大,且极不稳定。为了保证电熔管件的质量,标准应对电阻丝的温度系数作出强制规定,禁止使用高温度系数且不稳定的电阻丝。
电阻丝的埋设深度也是电熔管件非常重要的技术指标。从理论上讲,电阻丝最好与管件内壁和管材外壁同时相切,裸丝电熔管件能做到这一点,但对於後布线工艺和过塑工艺的电熔管件,就无法做到这一点。电阻丝的埋设深度直接影响到径向热功的传递。如果埋设深度过深,径向热功传递性能大幅降低,管材表面得到的焊接热功大幅减小,影响管材表面的熔融效果,从而影响焊接质量。笔者认为,电阻丝的埋设深度不得大於0.5mm甚至应更低,这一技术指标也应在标准中进行强制限定,否则现场会留下很多事故隐患,威胁管网的安全。
焊接电压、焊接时间的确定
焊接电压和焊接时间是电熔管件必给的参数。焊接时间是根据固有热功和焊接功率来确定。焊接电压的确定有两种方法:一是按照惯例定为39.5v,这样做的好处是兼顾到了老式焊机,不利之处是,它没有考虑加热速度,往往容易使管件焊喷;二是先确定功率密度,再根据焊接功率来确定焊接电压。这样做的好处是,既保证了固有热功的实现又保证了加热速度的优化,焊接效果比较理想,不会过焊和喷浆。但确定出来的焊接电压就不是39.5v,只有39.5v固定输出的老焊机就不能用。笔者认为,这种方法更科学一些。
电熔管件的设计完全能够给出一套完整的设计原则和计算方法,所有的参数都可以通过优化计算唯一确定,这些参数也完全可以作为标准的强制条款进行实施。因此,笔者建议标准的组织与归口单位,尽快对上述2个标准进行修订,组织一批既精通电气技术又懂pe性能的技术专家,对“电熔管件的设计和电气性能部分”进行修改和增补,争取新颁发的标准既符合科学性,又有统一性和权威性,更有可操作性,对行业真正起到统一和规范的作用。电熔垫环





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时间:2017/5/10 0:00:00

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