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PE(聚乙烯)管道以其耐腐蚀、质量轻、施工方便等特点,广泛地被用于燃气输送、城市供水等领域。随着PE管道应用的不断深入,PE管道系统的安全性越来越被关注。通常在PE管道的应用过程中,管道的连接质量决定了PE管道系统能否长期正常使用而不损坏,因此管道的连接技术成为了PE管件系统的关键技术。目前,电熔焊接方式被广泛的被应用于PE管道的连接中,所以本文对PE管道的电熔焊接进行研究进而优化其焊接工艺参数,以提高电熔管件的焊接质量。论文主要工作如下: 首先,根据高分子物理相关知识,分析了PE电熔管件的焊接原理以及焊接过程,得出在焊接过程中温度以及压力对焊接质量影响很大,并对冷焊、过焊等焊接缺陷进行了较为深入的研究,得出了焊接缺陷产生的原因以及相应的预防应对措施,对于避免焊接缺陷的产生具有重要意义。 其次,根据高密度聚乙烯材料热性能参数的非线性以及发热电阻丝的电阻温度特性,建立了两维非线性瞬态有限元传热模型来仿真电熔焊接过程中内部温度场的变化情况,设计焊接实验验证了温度场模型的有效性,并通过焊接实验研究了如何获得高质量的电熔接头,为焊接工艺参数优化提供了依据。 再次,针对电熔焊接中另一重要因素压力进行了建模仿真研究,研究采用了两种方法:利用温度场的有限元模型进行热应力耦合分析和建立简化模型直接计算,模型计算结果与文献中所得到的结果相吻合。 最后,将所建立的电熔焊接温度场模型以及压力计算模型用于对电熔焊接工艺参数的优化中,并分析了发热电阻丝的埋入深度、螺距等因素对电熔焊接质量的影响,然后通过法兰dn160型电熔管件的优化实例验证了优化的焊接工艺参数有效性。