[发明专利]一种大口径PE电熔管件结构及尺寸、焊接工艺参数制定方法

说明书

本发明公开了提供一种大口径PE电熔管件结构及尺寸、焊接工艺参数制定方法，通过设计不同壁厚的薄壁段和厚壁段，使其在电熔焊接过程中在焊接表面区域的材料熔融软化后，薄壁段能够更易于收缩，从而保证焊接部分压强及贴合程度，同时通过仿真模型的方法来制定尺寸、焊接工艺参数。其结构是包括管件主体、接线铜柱和电热线圈，电热线圈沿着管件主体内壁呈螺旋状布置，接线铜柱布置在管件主体的外周面的两端，电热线圈两端分别连接接线铜柱，所述管件主体包括同轴连接的至少一处薄壁段和至少一处厚壁段，所述薄壁段和厚壁段为一体成型结构，管件主体在厚壁段处的壁厚大于在薄壁段处的壁厚。

技术领域

本发明涉及PE电熔管件技术领域，尤其涉及一种PE电熔管件焊接工艺参数制定方法。

背景技术

PE电熔管件是一种用于电熔连接PE管材的连接件。电熔管件的结构主要包括塑料的管体、布设于管体内壁的电阻丝以及用于电阻丝通电的电极，其焊接原理是通过电阻丝通电产热使电熔套管以及待连接管材的接触面的塑料材料融熔，使电熔套管及管材的表面材料融接为一体，待冷却后即完成焊接。

在实际使用中，需要保证电熔套管内壁和管材外壁高度贴合并保有一定压力，才能使焊接面充分熔融，从而保证焊接面质量。大口径的PE管件的管壁厚度和材料导致PE管件的整体刚性较高，在焊接表面区域的材料熔融软化后，未熔融的部分维持原有的结构而不会内侧收缩，导致焊接部分压强及熔融程度下降出现缝隙。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的电熔管件存在的上述不足之处，提供一种大口径PE电熔管件结构及尺寸、焊接工艺参数制定方法，通过设计不同壁厚的薄壁段和厚壁段，使其在电熔焊接过程中在焊接表面区域的材料软化熔融后，薄壁段能够更易于收缩，从而保证焊接部分压强及贴合程度，同时通过仿真模型的方法来制定尺寸、焊接工艺参数。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种大口径PE电熔管件结构，包括管件主体、接线铜柱和电热线圈，电热线圈沿着管件主体内壁呈螺旋状布置，接线铜柱布置在管件主体的外周面的两端，电热线圈两端分别连接接线铜柱，所述管件主体包括同轴连接的至少一处薄壁段和至少一处厚壁段，所述薄壁段和厚壁段为一体成型结构，管件主体在厚壁段处的壁厚大于在薄壁段处的壁厚。

作为优选，所述薄壁段数量为两段，薄壁段对称设置于厚壁段的两端，所述接线铜柱设置在薄壁段上，厚壁段和薄壁段之间设有弧面过渡。

本发明的技术方案通过设计不同壁厚的薄壁段和厚壁段，使其在电熔焊接过程中在焊接表面区域的材料熔融软化后，薄壁段能够更易于收缩，从而保证焊接部分压强及熔合程度。而厚壁段和弧面过渡结构能够保证电熔管件整体的结构强度。

本发明同时提供一种大口径PE电熔管件尺寸、焊接工艺参数制定方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，构建电熔管件和对接管道配合的三维模型；将所述三维模型导入ansys系统中；

步骤2，设定电熔管件、对接管道和电热丝材料的热分析参数和力学参数，构建电熔管件和对接管道的有限元传热模型和有限元力学模型，设定电熔管件和对接管道对外环境热交换参数，设定电热丝发热功耗曲线；

步骤3，设定模型网格的划分类型及网格尺寸，然后划分网格；

步骤4，采用初步确定的焊接电压设定对电热丝的通电载荷，同时设定通电载荷的时间及步长，求解；

步骤5，根据求解结果，获取电熔管件和对接管道的焊接区域的温度、压强以及管径随焊接时间的变化曲线；

步骤6，变更电熔管件中薄壁段和厚壁段的长度比例，重建电熔管件的三维模型，并重复上述步骤1-步骤5，确定电熔管件的薄壁段和厚壁段的长度比例以及焊接时间。

作为优选，所述步骤2中的所述热性能参数包括管件主体材料的密度，导热系数以及比热容随温度变化曲线。