工艺论述
均匀设计简述
PE热熔焊接工艺
焊制工艺优化
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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  

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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