聚乙烯管紅外焊接機(jī)理研究.pdf

1、焊接技術(shù)是工程塑料管道的主要連接方法。聚乙烯管道常用的焊接方法主要有熱熔焊接和電熔焊接，另外還有一種比較新的焊接方法—超聲波焊接。然而這幾種方法也有各自的弊端，基于聚乙烯管道在我國燃?xì)夤I(yè)中的日益普及，因此有必要研究開發(fā)一種新的焊接技術(shù)。紅外焊接就是一種焊接速度快、且不受聚乙烯材料限制的焊接技術(shù)。 本文首次搭建聚乙烯管紅外焊接實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并以熱—粘彈性理論為基礎(chǔ)，利用Ansys大型有限元軟件對(duì)紅外焊接過程進(jìn)行數(shù)值模擬。本研究

2、的主要工作和成果有以下幾個(gè)方面： 采用Fluent軟件對(duì)紅外加熱器輻射場數(shù)值模擬，得出相對(duì)合適的加熱距離。建立高密度聚乙烯管道紅外加熱溫度場和應(yīng)力應(yīng)變場三維有限元分析模型，基于粘彈性有限元方法并考慮材料物理性能和力學(xué)性能依賴溫度而變化，即材料非線性，模擬了實(shí)際焊接過程的溫度場以及管道焊接接頭瞬態(tài)應(yīng)力應(yīng)變場的變化和殘余應(yīng)力分布。結(jié)果表明軸向沒有應(yīng)力產(chǎn)生；環(huán)向應(yīng)力在近加熱端面處為壓應(yīng)力，遠(yuǎn)端為拉應(yīng)力；管道壁厚方向的應(yīng)力分布為內(nèi)外表面

3、附近為壓應(yīng)力，內(nèi)部為拉應(yīng)力。三者的機(jī)理各不相同，但是應(yīng)力水平都很低。 建立聚乙烯管紅外焊接實(shí)驗(yàn)臺(tái)，按照加熱溫度、加熱時(shí)間、加熱距離、焊接壓力和保壓時(shí)間5個(gè)焊接參數(shù)構(gòu)成的正交實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行紅外焊接，得出焊件。根據(jù)焊接評(píng)價(jià)體系對(duì)焊縫外觀作出評(píng)價(jià)，并就合格產(chǎn)品做進(jìn)一步處理，測量焊縫寬度，去除焊珠，按照試樣尺寸制作拉伸試樣，進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，得出拉伸實(shí)驗(yàn)報(bào)告。將實(shí)測數(shù)據(jù)整理，形成實(shí)驗(yàn)結(jié)果表格，并方差分析焊接參數(shù)對(duì)焊接強(qiáng)度、斷裂伸長率、焊縫寬度