[发明专利]一种利用超声检测辅助实现塑料管道智能电熔焊接的方法

权利要求书

1.一种利用超声检测辅助实现塑料管道智能电熔焊接的方法，其特征在于，是在利用电熔焊机和电熔管件对塑料管材或复合管材进行焊接的过程中，以带超声探头的超声检测仪对电熔接头进行扫查，并利用获得的回波信号计算电熔管件内的熔区深度；控制该熔区深度为拟焊接的管材厚度的10～40％，就能保证熔区完全覆盖焊接界面，使管材与电熔管件完全焊透；该方法具体包括以下步骤：

(1)在焊接开始前，利用超声检测仪扫查获得电熔管件外表面回波信号、电熔管件内电阻丝回波信号和焊接界面回波信号；根据电熔管件材质的声速，利用电阻丝回波信号与外表面回波信号的时间差td计算电阻丝到电熔管件外表面的距离ld；利用界面回波信号与外表面回波信号的时间差tr计算焊接界面到电熔管件外表面的距离，即电熔管件厚度lr；将电熔管件厚度lr减去电阻丝到电熔管件外表面的距离ld，即得到初始电阻丝到焊接界面距离l0；

(2)对电熔管件和塑料管材或复合管材进行电熔焊接操作，焊接过程中继续使用超声检测仪实时检测并获取超声回波信号；焊接界面回波信号因逐渐熔融而消失，在电阻丝与电熔管件表面之间逐渐出现固态聚乙烯与熔融聚乙烯间熔融界面的回波信号；根据电熔管件材质的声速，利用电熔管件外表面回波信号和熔融界面回波信号的时间差tj计算熔区上表面与电熔管件外表面之间的距离lj，该距离数值在焊接过程中是逐渐增大的；然后，以电阻丝到电熔管件外表面的距离ld减去熔区上表面与电熔管件外表面距离lj，所得差值即单边熔区深度s；单边熔区深度s与电阻丝到焊接界面的初始距离l0的差值，即电熔管件内管材的熔区深度sg；

(3)实时获取电熔管件内的熔区深度sg的数值，当熔区深度sg达到管材厚度tg的10～40％，结束焊接；此时能够保证熔区完全覆盖焊接界面，使塑料管材或复合管材与电熔管件完全焊透。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电熔管件内的熔区深度是通过下述方式获得的：在焊接开始前，利用超声检测仪扫查获得电熔管件外表面回波信号、电熔管件内电阻丝回波信号和焊接界面回波信号；在焊接开始后，利用超声检测仪扫查获得固态聚乙烯与熔融聚乙烯熔区上表面回波信号；根据电熔管件材质的声速和扫查获得的回波信号的时间差，通过计算分别得到初始电阻丝到焊接界面距离和单边熔区深度，两者的差值即电熔管件内的熔区深度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声探头是直探头超声探头，在电熔接头的圆周方向等距间隔布置1～8个；或者，所述超声探头是相控阵超声探头。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接前进行准备工作：检查管材和电熔管件的表面质量，清除表面污渍；在超声探头与电熔管件之间涂覆耦合剂，确保超声信号能进入电熔管件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，焊机的初始电压为39.5～40V；在电熔焊接过程中对电压进行实时调整，并根据控制焊接温度和时间，防止发生过焊。