Электрофузиялық дәнекерлеу - Electrofusion welding - Wikipedia

Электрофузиялық дәнекерлеу құбырларды біріктіру үшін қолданылатын резистенттік имплантат дәнекерлеудің бір түрі. Имплантацияланған металл орамдары бар арматура біріктірілетін құбырлардың екі ұшының айналасына орналастырылады, ал ток катушкалар арқылы өтеді. Резистивті жылыту катушкалар құбырдың және фитингтің аз мөлшерін ерітеді, ал қатаю кезінде қосылыс пайда болады. Ол көбінесе қосылу үшін қолданылады полиэтилен (PE) және полипропилен (PP) құбырлары. Электрофузиялық дәнекерлеу - бұл PE құбырларын біріктіру үшін ең кең таралған дәнекерлеу әдісі.[1] Электрофузиялық дәнекерлеу процесінің берік буындарды құрудағы үйлесімділігіне байланысты, оны газ тасымалдағыш құбырларды салу және жөндеу үшін қолданады. [2] Бірлескен беріктіктің дамуына бірнеше технологиялық параметрлер әсер етеді және мықты қосылыстар жасау үшін дәйекті қосылу процедурасы қажет.

Артылықшылықтар мен кемшіліктер

Электрофузиялық дәнекерлеудің артықшылықтары:

  • Қарапайым процесс, тұрақты буындарды шығаруға қабілетті
  • Процесс толығымен қамтылған, бірлескен ластану қаупін азайтады
  • Процесс құбырларды алып тастаусыз жөндеуге мүмкіндік береді

Электрофузиялық дәнекерлеудің кемшіліктері:

  • Арнайы жең қажет, сондықтан ыстық плитаны біріктіру сияқты құбырларды біріктірудің басқа әдістеріне қарағанда қымбатырақ
  • Имплантацияланған катушкалар бөлшектерді қайта өңдеуді қиындатады

Жабдық

Электрофузиялық құбырды монтаждау

Электрофузиялық дәнекерлеу дәнекерлеуге арналған түйіспе айналасында орналасқан арматураны қолданады. Арматураға металл катушкалар салынады, ал катушкалар арқылы жылу пайда болады және құбырлардың бір бөлігі балқып, катушкалар арқылы электр тогы өтеді. Электрофузиялық дәнекерлеу кезінде екі арматура қолданылуы мүмкін: муфталар және тістеуіктер (седлалар). Қосқыш арматурада екі бөлек катушкалар аймағы бар, олар дәнекерлеу кезінде екі нақты балқу аймақтарын жасайды. Іліністің ішкі диаметрі әдетте құбырлардың сыртқы диаметрінен сәл үлкенірек болады. Бұл өрісте құрастырудың қарапайымдылығын арттыру және құбыр диаметрінің шамалы сәйкессіздіктеріне жол беру. Құбырларды байланыстырғышқа дұрыс енгізу берік қосылыс жасау үшін өте маңызды. Муфтаның дұрыс орналаспауы катушкалардың қозғалуына әкелуі мүмкін және балқытылған полимер материалының түйіспеден экструзиялануына әкелуі мүмкін, бұл түйіспенің беріктігін төмендетеді. Таптауыштар немесе ерлер сирек кездеседі, бірақ ілінісу принциптерімен жұмыс істейді. Құбырларға сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін олар қысуды қажет етеді.

Арматураны орнату

Іліністі орнату және тиске арналған арматура сәл өзгеше процедураларды қажет етеді. Әрқайсысы үшін жалпы орнату қадамдары төменде келтірілген.

Қосқыштар

  1. Қосылу үшін таза беттерді жасау үшін құбыр ұштарын жуыңыз
  2. Оңтайлы қондыруды жеңілдету үшін төртбұрышты құбыр ұштары
  3. Изопропил спиртімен байланыстырғыш орналастырылатын жерді тазалаңыз
  4. Құбырларды ілінісу ұзындығының жартысынан сәл асып түсіріп, тырнаудың қай жерде болатынын кейінгі қадамдарда көрсетіңіз
  5. Қытырылатын жерді белгілеңіз
  6. Беткі қабатты кетіру үшін құбырды белгіленген жерлерде тазалаңыз, бұл таза құбыр материалының байланыстырғышқа жанасуына мүмкіндік береді
  7. Қышталған жерді мұқият тексеріп, жаңа құбыр материалының барлық жерде ашық тұрғандығына көз жеткізіңіз
  8. Құбыр ұштарын муфталарға тиісті тереңдікке салыңыз
  9. Бекіткішті қысқышпен қолданыңыз
  10. Фитингті электр сымдарының көмегімен басқару қорабына қосыңыз
  11. Біріктіру циклын қолданыңыз
  12. Белгіленген барлық салқындату уақытында буынның бұзылуына жол беріңіз
  13. Қысымды тексеру құбыры
  14. Артқы құю құбыры тиісті мазмұнмен
  15. Қызметті бастаңыз

Тиді түрту

  1. Қосылу үшін таза беттерді жасау үшін біріктірілетін құбыр аймағын жуыңыз
  2. Изопропил спиртімен тегістеу тесігі орналастырылатын таза аймақ
  3. Құбырларды тегістеу тесігінің орналасу жиегінен сәл артық белгілеңіз
  4. Беткі қабатты алып тастау үшін құбырды белгіленген жерлерде тазалаңыз, бұл таза құбыр материалының тегістеу тісімен байланысуына мүмкіндік береді
  5. Қытырылған жерді мұқият зерттеп, жаңа құбыр материалының бүкіл аумақта болуын қамтамасыз етіңіз
  6. Тістеу тісті буынға қойыңыз
  7. Қысқышты қолданып, тегістеу тісті бекітіңіз
  8. Фитингтің басқару қорабын электр сымдарының көмегімен қосыңыз
  9. Біріктіру циклын қолданыңыз
  10. Белгіленген барлық салқындату уақытында буынның бұзылуына жол беріңіз
  11. Қысымды тексеру құбыры
  12. Артқы құю құбыры тиісті мазмұнмен
  13. Қызметті бастаңыз

[3]

Қуат талаптары

Электрофузиялық дәнекерлеу арматураға салынған катушкалар арқылы электр тогын өткізуді қажет етеді. Электр энергиясының қосылуы балқу кезінде дамитын түйіспелік беріктіктің тамаша көрсеткіші болғандықтан, электр қуатын үнемі енгізу қажет. Қосылу процесінде энергияны енгізу, әдетте, арматурадан ток өткен уақытты басқарумен өлшенеді. Сонымен бірге энергия шығынын жалпы температураны, балқытылған полимер температурасын немесе балқытылған полимердің қысымын бақылау арқылы бақылауға болады.[4]

Басқару қорабы генератордан электр қуатын алады және оны электрофузиялық біріктіру үшін тиісті кернеу мен токқа айналдырады. Бұл әр қосымша үшін тұрақты қуат кірісін қамтамасыз етеді. Электрофузиялық дәнекерлеу арматурасының ең көп таралған кернеуі 39,5 В құрайды, өйткені ол оператордың қауіпсіздігіне қауіп төндірмей жақсы нәтиже береді. Ағым ауыспалы ток (айнымалы) толқын формасы ретінде енгізіледі.

Дәнекерлеу процесі

Дәнекерлеу кезіндегі кезеңдер

Электрофузиялық дәнекерлеу дәнекерлеу процесінде пайда болатын 4 кезеңмен сипатталады:

  1. Инкубация мерзімі
  2. Бірлескен қалыптастыру және консолидация
  3. Үстірт аймағы
  4. Салқындату кезеңі

Инкубациялық кезеңде жылу катушка арқылы өтетін кезде буынға жылу енгізіледі. Бұл кезде буын күші болмаса да, полимер кеңейіп, буын аралығы толтырылады. Бірлескен қалыптастыру және консолидация кезінде балқу басталады. Балқыманың қысымы күшейе бастады және буын күшінің көп бөлігі осы кезеңде дамиды. Күштің артуы, ең алдымен, қоршаған фитингтердегі суық аймақтардың ұлғайып жатқан балқытылатын материалдың шектелуіне байланысты. Үстірт аймағы түйіскен жердің тұрақтылығының белгісі. Осыған қарамастан, буынның жылуы осы кезеңде уақыт өткен сайын артып келеді. Салқындату кезеңі катушкаларға ток қолданылмағаннан кейін пайда болады. Балқытылған полимер материалы қатып, қосылысты құрайды.

Дәнекерлеу кезіндегі ток

Электрфузиялық дәнекерлеу көздерінің көпшілігі тұрақты кернеу машиналары болып табылады. Тұрақты ток машиналары дәнекерлеу кезінде катушкаларға қолданылатын токтың аз ауытқуына байланысты энергияның тұрақты шығуын қамтамасыз етеді. Дегенмен, бұл қосымша консистенция бұл машиналардың қымбаттауына тұрарлық емес. Тұрақты кернеу машинасы қолданылған кезде, дәнекерлеу процесінде қолданылатын ток мәні баяу төмендейді. Бұл әсер энергияны қолдану кезінде катушкалардың төзімділігінің артуына байланысты. Катушкаларда жылу пайда болған кезде олардың температурасы жоғарылайды, бұл катушкалардағы электр кедергісінің жоғарылауына әкеледі. Бұл электрлік қарсылықтың жоғарылауы процестің өсуімен бірдей кернеу деңгейінен аз ток пайда болуына әкеледі. Ағымның төмендеу дәрежесі катушка үшін қолданылатын материалмен анықталады. Аудан бірлігіне келетін энергия шығынын есептеп, процесті бақылау үшін пайдалануға болады. Бұл үшін типтік мәндер 2-13 Дж / мм аралығында2, мәні 3,9 Дж / мм2 ең мықты буындарды өндіретіні анықталды. [5][6]

Электрофузиялық дәнекерлеу процесінде буынның әр түрлі аймақтарындағы температура[3]

Дәнекерлеу кезіндегі температура

Үлкен температура градиенттері балқу циклі кезінде электрофузиялық буында болады. Полимерлердің төмен жылу өткізгіштігі осы үлкен градиенттердің негізгі себебі болып табылады. Соңғы элементтердің модельдеуін қолдана отырып, әртүрлі жерлерде жылу тарихын модельдеу бойынша соңғы әрекеттер сәтті болды. [7][8][9][10]

Дәнекерлеу кезіндегі қысым

Буындағы температура жоғарылаған сайын полимер ери бастайды және термоядролық аймақ пайда болады. Балқымалы аймақта балқытылған полимер қоршаған қатты полимерлі материалға «суық аймақтар» деп аталатын әсер етеді. Бұл суық аймақтар балқытылған балқу аймағында қысымның пайда болуына себеп болады. Біріктіру аймағындағы қысым максималды мәнге жету үшін біраз уақытты алады, әдетте қосылу процесінің төрттен біріне дейін шыңына жетпейді. Тоқ сөніп, салқындату басталғаннан кейін қысым түйіспелі температура болғанға дейін баяу төмендейді.

Буындардың қасиеттері

Электрофузиялық қосылыстың беріктігі қосылыстың бірігу аймағынан алынған купондардағы созылу және қабыршақтану сынақтарын қолдану арқылы өлшенеді. Балқу уақытының қосылыстың беріктігіне әсерін бағалаудың екі әдісі әзірленді:

  1. Электрофузиялық қосылысты тек тестілеу мақсатында модельдеу
  2. Стандартты электрофузиялық дәнекерленген қосылыстардан сынақ купондарын алу

Қосылыстың беріктігі дәнекерлеу процесінде дамиды және бұл дамуға балқу уақыты, буын саңылауы және құбыр материалы әсер етеді. Бұлар төменде толығырақ.

Біріктіру уақытына балқу уақытының әсері

Біріктіру уақыты басталған кезде ешқандай күш дамымайтын инкубациялық кезең бар. Балқытылған материалдың қата бастауы үшін жеткілікті уақыт өткеннен кейін, түйіспелік беріктік максималды беріктікте үстіртке дейін дами бастайды. Егер қуат біріккен толық күшке қол жеткізгеннен кейін қолданылса, күш баяу төмендей бастайды. [5][11]

Буын саңылауының қосылыс күшіне әсері

Біріктірілген саңылау - бұл электрофузиялық фитинг пен құбыр материалы арасындағы қашықтық. Буын саңылауы болмаған кезде алынған түйіспелік беріктігі жоғары болады, бірақ максималды болмайды. Буын саңылауы ұлғайған сайын буын күші бір нүктеге дейін артады, содан кейін айтарлықтай күрт төмендей бастайды. Үлкен саңылауларда термоядролық уақыт аралығында қысым күшейе алмайды, ал қосылыстың беріктігі аз. [12] Біріктірілген саңылаудың беріктікке әсері - бұл дәнекерлеу алдында құбырларды қырып алу өте маңызды кезең. Біркелкі емес немесе біркелкі емес қыру нәтижесінде буын саңылауы үлкен жерлер пайда болуы мүмкін, бұл буындардың беріктігінің төмендігіне әкеледі.

Құбыр материалының түйіспелі беріктікке әсері

Жоғары молекулалық салмағы (МВт) немесе тығыздығы бар құбыр материалдары балқу кезінде балқытылған күйде болған кезде материалдың шығыны баяу болады. Ағын жылдамдығының айырмашылығына қарамастан, түйісудің соңғы беріктігі құбырлардың молекулалық салмағының кең ауқымында сәйкес келеді. [13][14][15][16]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Ірі диаметрлі PE құбырларын дәнекерлеу ерекше қиындық». Құбыр және газ журналы. 223: 30–33. 1993.
  2. ^ Ши, Цзянфэн; Чжэн, Цзиньян; Гуо, Вайкан; Сю, Пинг; Цинь, Юнцюань; Цзуо, Шанчжи (2009-10-08). «Полиэтилен құбырларына арналған электрофузиялық қосылыстардың температурасын болжау моделі». Қысыммен жүретін кемелер технологиясы журналы. 131 (6): 061403–061403–8. дои:10.1115/1.4000202. ISSN  0094-9930.
  3. ^ а б Фишер, Г. (2017). Электрофузияны орнату және оқыту жөніндегі нұсқаулық. Шони, жарайды.
  4. ^ Д.Усклат, «Жақсы бірлескен электрофузиялық арматура шығару», Proc. Тоғызыншы пластикалық отынды газ құбыры симпозиумы, б. 57, Американдық газ қауымдастығы, Арлингтон, Ва. (Қараша 1985).
  5. ^ а б Х.Нишимура, М.Накакура, Б.А.Шишидо, А.Масаки, Х.Шибано және Ф.Нагатани, «ЭФ буындарының дизайн факторларының термоядролық күшке әсері», Proc. Он бірінші пластикалық отынды газ құбыры симпозиумы, б. 99, Американдық газ қауымдастығы, Арлингтон, Ва. (Қазан 1989).
  6. ^ Д.Усклат, «Электрофузиялық фитингтермен жақсы түйісудің сипаттамалары», Proc. 6-шы знт. Конф. пластикалық құбырлар туралы, қағаз 31А, Пластмассалар және Резеңке Институты, Лондон (наурыз 1985).
  7. ^ Ши, Цзянфэн; Чжэн, Цзиньян; Гуо, Вайкан; Сю, Пинг; Цинь, Юнцюань; Цзуо, Шанчжи (2009-10-08). «Полиэтилен құбырларына арналған электрофузиялық қосылыстардың температурасын болжау моделі». Қысыммен жүретін кемелер технологиясы журналы. 131 (6): 061403–061403–8. дои:10.1115/1.4000202. ISSN  0094-9930.
  8. ^ Г.Л.Питман. «Электрофузиялық дәнекерлеуді болжау және арматураны компьютермен жобалау», иден. қағаз 29.
  9. ^ М.Ф.Каннинен, Г.С.Букзала, Дж.Кульман, С.Т.Грин, С.Г.Григорий, П.Э.О'Донохью және М.А.Мак-Картки, “Электрофузиялық түйісудің ұзақ мерзімді тұтастығын теориялық және эксперименттік бағалау”, Proc. Пластмасса Ppes WZZ, қағаз B2f 3, Пластмассалар және Резеңке Институты, Лондон (қыркүйек 1992).
  10. ^ А.Накашиба, Х.Нишимура және Ф.Инуэ, «Газ тарату үшін электрофузиялық қосылыстарды синтездеу имитациясы», Полим. Eng. Ғылыми еңбек., 33. 1146 (1993).
  11. ^ Масаки, А .; Нишимура, Х .; Акияма, С. (қыркүйек 1991). «Үлгі үлгісін қолдана отырып, EF бірлескен синтезінің беріктігін бағалауды тексеру». Proc. Он екінші пластикалық отынды газ құбыры симпозиумы: 298.
  12. ^ Д.Усклат, «Электрофузиялық арматурамен жақсы түйісудің сипаттамалары», Proc. 6-шы знт. Конф. пластикалық құбырлар туралы, қағаз 31А, Пластмассалар және Резеңке Институты, Лондон (1985 ж. наурыз)
  13. ^ Л.Эвинг және Л.Мейн, «Британдық газдағы PE газ құбырлары жүйесінің электрофузиясы», Рок. Сегізінші пластикалық отынды газ құбыры симпозиумы, б. 57, Американдық газ қауымдастығы, Арлингтон, Ва. (Қараша 1983)
  14. ^ Дж.Боуман, «Электрофузиялық қосылыстардың беріктігін бағалау», Proc. Он екінші пластикалық отынды газ құбыры симпозиумы, б. 31 1, Американдық газ қауымдастығы, Арлингтон, Ва. (Қыркүйек 1991).
  15. ^ Дж.Боуман, «Айқасқан полиэтиленді құбырды біріктіру», Proc. Пластмассалар мен композицияларға қосылудағы жетістіктер, TWI, Кембридж, Англия (маусым 1991)
  16. ^ D. C. Harget, J. Skarelius және F. Imgram «Айқас байланысқан полиэтилен-қысым құбырлары жүйесінің жұмыс істеу шектерін кеңейту», Proc. Пластмасса құбырлары WZZ, Paper E1 / 5 Пластмассалар және резеңке институты, Лондон (қыркүйек 1992)