[發(fā)明專利]基于電阻絲的電阻溫度系數(shù)自動(dòng)測(cè)量的電熔管件焊接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110905066.5
• 申請(qǐng)日: 2021-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN113619127B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施建峰;任亦心;鄭津洋;項(xiàng)光特;胡裕銳;葛周天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C65/34
• 分類號(hào): B29C65/34;B29L23/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種基于電阻絲的電阻溫度系數(shù)自動(dòng)測(cè)量的電熔管件焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：測(cè)量周圍的環(huán)境溫度；

步驟二：測(cè)量電阻溫度系數(shù)，包括：對(duì)電熔管件施加矩狀波形的電壓激勵(lì)，采集激勵(lì)后電路中的電壓和電流，計(jì)算電熔管件電阻絲電阻溫度系數(shù)測(cè)量值；

(2.1)對(duì)電熔管件施加一個(gè)矩狀波形的電壓激勵(lì)，t₀為單次電壓激勵(lì)的總時(shí)長(zhǎng)；采集焊接輸出電路中的電壓U_i和電流I_i，i為采樣周期數(shù)，其值在1與N之間，N為t₀時(shí)間內(nèi)的總采樣周期數(shù)，U_i為第i個(gè)采樣周期的電壓值，I_i為第i個(gè)采樣周期的電流值；計(jì)算電阻絲的實(shí)時(shí)電阻R_i；將第1個(gè)和第N個(gè)采樣周期計(jì)算的電阻值R₁、R_N分別記作初始電阻值R₀和最終的電阻值R；

(2.2)根據(jù)下式計(jì)算電阻絲有效體積：

其中，V_m為電熔管件電阻絲的有效體積，單位為m³；d_r為電阻絲直徑，單位為m；D_n為電熔管材與管件的公稱直徑，單位為m；L_d為電阻絲中心與電熔管件內(nèi)表面間的距離，單位為m；n_c為熔區(qū)范圍內(nèi)電阻絲的實(shí)際數(shù)量；

(2.3)根據(jù)下式計(jì)算完成電壓激勵(lì)后的電阻溫度系數(shù)α：

其中，R_j為電阻絲與聚乙烯之間的接觸熱阻，單位為m²·℃/W；S為電阻絲與聚乙烯之間的接觸面積，單位為m²；C_m為電阻絲的比熱容，單位為J/kg·℃；V_m為電阻絲體積，單位為m³；ρ_m為電阻絲密度,單位為kg/m³；

步驟三，重復(fù)測(cè)算，包括：等待電阻絲溫度冷卻到所述環(huán)境溫度后，重復(fù)執(zhí)行步驟二n次，獲得n個(gè)電阻溫度系數(shù)測(cè)量值，計(jì)算n個(gè)電阻溫度系數(shù)測(cè)量值的平均值作為電阻溫度系數(shù)；

步驟四：開始焊接，檢測(cè)焊接電路中的電壓和電流，根據(jù)步驟三計(jì)算得的所述電阻溫度系數(shù)計(jì)算當(dāng)前電阻溫度；并根調(diào)控焊接電路的電壓執(zhí)行，在焊接過程中將電阻溫度控制在恒定值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2.1)中，采集焊接輸出電路中的電壓和電流時(shí)，采樣頻率大于10Hz。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2.1)中，單次電壓激勵(lì)施加時(shí)長(zhǎng)t₀的數(shù)值在100ms～1000ms之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟三中，根據(jù)測(cè)試精度要求，n取不小于2的整數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟四具體包括：

(4.1)在焊接過程中，實(shí)時(shí)獲取電路中的電壓電流，計(jì)算電阻絲的實(shí)時(shí)阻值R_t；

(4.2)根據(jù)下式計(jì)算電阻絲的實(shí)時(shí)溫度：

式中，T_t為t時(shí)的電阻絲溫度，單位為℃；t為進(jìn)行焊接的時(shí)刻；R_t為t時(shí)電阻絲的阻值，單位為Ω；R₀為初始電阻值；α為電阻絲的電阻溫度系數(shù)；T₀為環(huán)境溫度值；

(4.3)通過調(diào)控焊接電路的電壓，將電阻溫度T_t控制在恒定值，以實(shí)現(xiàn)焊接過程中電熔管件內(nèi)部溫度的精準(zhǔn)控制。

6.一種基于電阻絲的電阻溫度系數(shù)自動(dòng)測(cè)量的電熔管件焊接裝置，其特征在于，利用該焊接裝置按照權(quán)利要求1所述方法中各步驟實(shí)現(xiàn)電熔管件焊接；

該焊接裝置包括電熔焊機(jī)，電熔焊機(jī)的焊接電路中包括以下模塊：電源模塊、焊接電壓輸出模塊、電壓電流檢測(cè)模塊、焊接控制器模塊以及電阻溫度系數(shù)自動(dòng)測(cè)算模塊；

電源模塊用于處理外部電源，調(diào)制成直流電；

焊接電壓輸出模塊用于輸出從焊接控制器模塊計(jì)算得到的實(shí)時(shí)焊接電壓；

電壓電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)焊接電路中的實(shí)時(shí)電壓和電流；

電阻溫度系數(shù)自動(dòng)測(cè)算模塊用于測(cè)算待焊電熔管件內(nèi)電阻絲的電阻溫度系數(shù)；

焊接控制器模塊用于根據(jù)電壓電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到的實(shí)時(shí)電壓和電流以及電阻溫度系數(shù)自動(dòng)測(cè)算模塊測(cè)算獲得的電阻溫度系數(shù)實(shí)施恒定溫度的控制算法，控制焊接過程中的實(shí)時(shí)電壓；

其中，所述電阻溫度系數(shù)自動(dòng)測(cè)算模塊包括：

脈沖電壓輸出子模塊，用于對(duì)電熔管件施加矩狀波形的電壓；

電壓電流檢測(cè)子模塊，用于采集焊接輸出電路中的電壓、電流；

電阻溫度系數(shù)計(jì)算子模塊，用于計(jì)算電阻絲的電阻溫度系數(shù)；

環(huán)境溫度測(cè)量子模塊，用于測(cè)量電熔焊機(jī)周圍的環(huán)境溫度。