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3.1、试验方案的确定
在聚乙烯热熔焊制工艺评定中,我们的目的是在保证产品质量的前提下,提高工作效率,降低工艺能耗。这样,我们在选择评定因素时,我们就要选择对其有贡献的重要因素。分析聚乙烯热熔焊接过程,值得评定和优化的因素有四个:焊接温度、焊接压力、吸热时间和带压冷却时间。
根据资料提供的数据,焊接温度评定的范围取190~250℃,焊接压力取0.10~0.70 Mpa,吸热时间取11~16倍管材壁厚(时间为秒,壁厚为毫米),带压冷却时间取60~90倍管材壁厚(时间为秒,壁厚为毫米)。
根据生产经验,焊接温度取190℃、200℃、220℃、230℃、240℃、250℃七个水平,焊接压力取0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70七个水平,吸热时间取10e、11e、12e、13e、14e、15e、16e七个水平,带压冷却时间取30e、40e、50e、60e、70e、80e、90e七个水平,对焊接效果的评价我们可以通过进行管材耐压试验进行,进行80℃,环向应力为4.6 Mpa的静液压试验,直到样品发生破坏,记录试验持续时间。以PE80∮160SDR17管材(管材壁厚9.5~11.0取中限值10.3MM)为例,焊制工艺因素水平如表7。
表7 φ160SDR11管材热熔对接焊制工艺因素水平表
| 因素 水平 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
| A焊接温度℃ |
190 |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
250 |
| B焊接压力MPa |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
0.7 |
| C吸热时间s |
103 |
113.3 |
123.6 |
133.9 |
144.2 |
154.5 |
164.8 |
| D带压冷却时间s |
309 |
412 |
515 |
618 |
721 |
824 |
927 |
| 因素 水平 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
确定了焊制工艺的因素和水平,我们就可以利用均匀设计方法进行试验设计了。目前均匀设计可以通过软件进行计算,在这里我们使用了DPS数据处理系统来选择合适的均匀设计表。经过程序运算得到如下表8
表8 U7(47)均匀设计表
| |
1 |
2 |
3 |
4 |
| 1 |
2 |
6 |
6 |
6 |
| 2 |
4 |
3 |
1 |
7 |
| 3 |
1 |
1 |
3 |
4 |
| 4 |
5 |
2 |
7 |
2 |
| 5 |
3 |
5 |
4 |
1 |
| 6 |
7 |
4 |
5 |
5 |
| 7 |
6 |
7 |
2 |
3 |
结合因素水平表,我们可以最终确定出试验方案,见下表9
表9 焊制工艺评定方案表
| No. |
焊接温度 |
焊接压力 |
吸热时间 |
带压冷却时间 |
耐压时间 |
| 1 |
200 |
0.6 |
154.5 |
824 |
|
| 2 |
220 |
0.3 |
103 |
927 |
|
| 3 |
190 |
0.1 |
123.6 |
618 |
|
| 4 |
230 |
0.2 |
164.8 |
412 |
|
| 5 |
210 |
0.5 |
133.9 |
309 |
|
| 6 |
250 |
0.4 |
144.2 |
721 |
|
| 7 |
240 |
0.7 |
113.3 |
515 |
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为了保证每个样品都能够从焊口处破裂,我们选择SDR11的管材进行试验,在焊接端进行车加工使壁后达到10.3MM再制作样品。每组工艺焊接三个样品,进行耐压试验。
3.2、试验步骤
根据确定的方案在同一台设备上生产样品,制作样品前首先确定加热板温度与设定温度的偏差,管件焊接时要考虑该偏差的影响,同时考虑拖动力对焊接的影响。样品的制作尽量安排同一个人进行操作,避免人员之间的习惯差异和水平差异,详细记录样品之间的差别,以及制作过程中出现的问题。
样品制作完成后分别取一个样品同时进行试验,记录样品破裂的时间,同时记录试验过程发生的异常现象。
3.3、实验结果的分析
对试验结果分析从以下几个方面进行:
①分析焊制和液压试验过程中出现的问题,对数据进行筛选,并在必要时对该样品重新进行试验。
②作图分析各因素对耐压时间的影响,并进行必要的分析。
③对试验结果进行综合分析。
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