Tecnología y proceso de soldadura por electrofusión.
La soldadura por electrofusión, una tecnología de conexión crucial en los sistemas de tuberías de polietileno, se utiliza ampliamente en diversos campos. Su principio de funcionamiento se basa principalmente en un cable calefactor pre-colocado dentro del accesorio de electrofusión. Al aplicar electricidad, la superficie interior del accesorio y la superficie exterior de la tubería se funden. Después de un cierto tiempo de enfriamiento se consigue la soldadura.
En el proceso de soldadura por electrofusión, los accesorios de electrofusión bien-diseñados son particularmente críticos. Su principio de funcionamiento básico utiliza el efecto Joule; mediante el calentamiento de una bobina de resistencia, el material de la superficie interior del accesorio se funde, logrando así la fusión de la tubería y el accesorio.
Los accesorios de electrofusión, como manguitos, tes de igual diámetro, tees reductoras y codos, son componentes indispensables en los sistemas de tuberías de polietileno. Pueden conectar tuberías principales y secundarias o accesorios de espiga hechos de diferentes tipos de materiales de polietileno y materiales con diferentes índices de flujo de fusión. Actualmente, la mayoría de los accesorios de electrofusión están equipados con sistemas de identificación digital, donde los parámetros de soldadura y otra información importante se almacenan en forma de códigos en soportes de datos como códigos de barras o tarjetas magnéticas. El controlador de soldadura puede leer automáticamente estos parámetros y controlar con precisión el proceso de soldadura.
A continuación, exploraremos las características únicas de la soldadura por electrofusión.
La soldadura por electrofusión no solo requiere una máquina de soldadura por electrofusión especializada, sino que también tiene una amplia aplicabilidad, capaz de conectar tuberías de varios tamaños y especificaciones, y adecuada para tuberías y accesorios de diferentes grados y materiales. Su proceso de soldadura se ve menos afectado por factores ambientales y humanos, tiene una rápida velocidad de construcción y bajos costos de inversión y mantenimiento en equipos. Además, la soldadura por electrofusión es simple y fácil de operar, produce una calidad de soldadura confiable, tiene una pared interior lisa y no afecta el caudal.
Después de comprender las características de la soldadura por electrofusión, analizaremos más a fondo su proceso operativo.
Primero, antes de soldar, es necesario asegurarse de que el voltaje de la fuente de alimentación sea estable y cumpla con los requisitos, y limpiar el conector de salida de energía para garantizar una buena conductividad. A continuación, prepare las herramientas y materiales necesarios, incluida una máquina de soldadura por electrofusión completamente automática, accesorios de electrofusión, un cortador, un destornillador, un marcador y una cinta métrica. Corte la tubería a la longitud requerida, asegurándose de que la cara del extremo sea perpendicular al eje y controlando el error de corte del extremo dentro de 5 mm. A continuación, mida la longitud del accesorio de electrofusión y marque la posición correspondiente en el extremo del tubo. Luego, raspe la superficie de soldadura para eliminar las capas de óxido, aceite, suciedad y otras impurezas. Finalmente, limpie la superficie de la tubería con alcohol anhidro o metiletilcetona (MEK) y realice las marcas finales. Una vez completados estos preparativos, puede comenzar la soldadura por electrofusión.
Inserción de tuberías y accesorios Vuelva a dibujar las líneas en la tubería, determinando que la posición sea la mitad de la longitud del accesorio de electrofusión desde la cara del extremo. Luego, inserte el accesorio de electrofusión limpio en el tubo a soldar, asegurándose de que el borde exterior del accesorio quede al ras con la línea previamente marcada. A continuación, apriete los tornillos de bloqueo del accesorio con un destornillador para evitar que el tubo se salga accidentalmente durante la soldadura. Finalmente, instale la abrazadera de electrofusión para asegurar el conjunto a soldar (consulte la Figura 5-6 para conocer el método correcto de instalación de la abrazadera de soldadura por electrofusión), asegurándose de que el accesorio y la tubería sean completamente coaxiales, con una desalineación controlada dentro del 2 %, evitando al mismo tiempo aplicar cualquier fuerza externa al accesorio de electrofusión.
Nota: Antes de comenzar a soldar, asegúrese de haber retirado los accesorios de su embalaje y de que estén limpios y secos.
Conexión del conector de salida: Conecte de forma segura la salida de la máquina de soldar a los terminales de conexión, asegurando una conexión suave. Si la fuente de alimentación está lejos de la máquina de soldar, puede producirse una alarma de bajo-voltaje. En este caso, plantéate sustituir el cable por uno más grueso o utilizar un generador.
Operación de soldadura: Siga estrictamente los procedimientos operativos de la máquina de soldar y evite interferencias de los campos magnéticos circundantes. Durante la soldadura, la máquina de soldar debe configurarse en modo "Automático" y los datos de soldadura deben ingresarse mediante un escáner (bolígrafo), o los parámetros se pueden ingresar manualmente en el modo "Manual". Después de ingresar el parámetro, encienda el interruptor de soldadura para iniciar el temporizador. Si se selecciona el modo manual, los parámetros de soldadura deben determinarse de acuerdo con el manual del producto del accesorio.
Se recomienda utilizar el modo automático para escanear parámetros, ya que la máquina de soldar realizará automáticamente una compensación de corrección de tiempo. Si se utiliza el modo manual, se pueden realizar ajustes y compensaciones manuales de acuerdo con la tarjeta de información de adaptación.
Enfriamiento natural: una vez finalizado el temporizador de soldadura, la máquina de soldadura por electrofusión entrará en un estado de enfriamiento. Durante el proceso de enfriamiento, asegúrese de que se enfríe de forma natural y no aplique ninguna fuerza externa a las piezas soldadas. Después de enfriar, desmonte el dispositivo.
Post-inspección de soldadura
Después de soldar, verifique si el material dentro del orificio se empuja hacia arriba y si se exprime algún material en la soldadura. Una soldadura calificada no debe producir humo, fuego o apagado prematuro durante el proceso de electrofusión, y el material debe ser expulsado por el orificio de inspección del componente electrofundido.
A continuación, presentaremos el proceso operativo de soldadura por electrofusión de silla de montar.
Siga las instrucciones del producto para perforar agujeros con precisión.
Parámetros clave de la soldadura por electrofusión
Los parámetros principales de la soldadura por electrofusión y de la soldadura por electrofusión con montura incluyen el voltaje, el tiempo de calentamiento, el tiempo de enfriamiento y el valor de resistencia. Estos parámetros clave generalmente los proporciona el fabricante de los componentes de la tubería.
Puntos de construcción y precauciones de soldadura por electrofusión
Requisitos básicos
Antes de soldar, asegúrese de que la superficie a soldar esté libre de contaminación u oxidación. Si existen tales condiciones, se requiere un tratamiento superficial adecuado. La zona de soldadura también debe mantenerse seca. Además, se debe prestar atención al espacio libre de ajuste, la falta de redondez-, la profundidad de inserción y la alineación y posicionamiento axial entre la tubería y el accesorio para garantizar que el conjunto se suelde sin presión axial.
El uso de accesorios de alineación profesionales puede reducir eficazmente los errores de alineación y el movimiento relativo durante el proceso de soldadura. Cuando el tubo se inserta en el accesorio y se mantiene coaxial, se puede lograr un contacto bueno y uniforme entre la superficie exterior del tubo y la superficie interior del accesorio. Si se encuentra un ángulo entre el eje de la tubería y el eje del accesorio durante la inserción, esto aumentará la fricción, lo que afectará la calidad del contacto entre la superficie exterior de la tubería y la superficie interior del accesorio y, en última instancia, afectará potencialmente negativamente la calidad de la soldadura. Además, este ángulo también puede causar una tensión significativa en el lugar de soldadura después de la soldadura.
Equipo de soldadura y requisitos de energía:
Los equipos de soldadura por electrofusión deben cumplir con las especificaciones y normas nacionales pertinentes y requerir un mantenimiento rutinario regular. Según CJJ63-2018 “Norma Técnica para Ingeniería de Gasoductos de Polietileno”, los equipos de conexión a tope por electrofusión deben calibrarse y verificarse periódicamente, con un ciclo no mayor a un año. Si se utiliza un generador como fuente de energía, se deben considerar su salida de energía y sus características operativas para garantizar que pueda alimentar una carga inductiva.
Selección del método de entrada de energía:
Los métodos de entrada de energía para máquinas de soldar se pueden dividir en tres categorías: control de corriente, control de voltaje y control de energía. Debido a que la mayoría de los elementos calefactores exhiben un coeficiente de resistencia de temperatura positivo, la energía de entrada disminuye gradualmente al aumentar la temperatura cuando se utiliza soldadura de voltaje constante. Esto ayuda a prevenir la carbonización y el sobrecalentamiento y garantiza la estabilidad del proceso de control. Por lo tanto, este método de entrada se utiliza ampliamente.
Control de voltaje de soldadura
En la soldadura por electrofusión, controlar el voltaje de soldadura es crucial. Tanto los voltajes excesivamente altos como los bajos pueden afectar negativamente la calidad de la soldadura. Por lo tanto, se debe verificar cuidadosamente el ajuste de voltaje y confirmar que esté dentro del rango apropiado antes de soldar. Al mismo tiempo, los cambios de voltaje deben monitorearse de cerca durante la soldadura para garantizar una soldadura suave y una finalización de alta-calidad.
Tiempo de soldadura
Si la resistencia del cable calefactor y el voltaje de la máquina de soldar se mantienen constantes, el tiempo de soldadura se convierte en un factor clave que afecta la potencia de calentamiento. Un tiempo de soldadura excesivo puede provocar sobrecalentamiento y carbonización, además de ablandar y deformar la pared interna de la tubería, especialmente en accesorios de tubería con forma de silla de montar-. Un tiempo de soldadura insuficiente puede provocar una penetración insuficiente o un sobrecalentamiento de los accesorios del cable calefactor debido a requisitos excesivos de potencia de soldadura.
Tiempo de enfriamiento
El proceso de enfriamiento tiene como objetivo garantizar que la unión alcance la resistencia suficiente. Si el tiempo de enfriamiento es demasiado corto, la unión soldada puede estar sujeta a perturbaciones externas debido a un enfriamiento incompleto, reduciendo así la resistencia de la soldadura. Durante el proceso de enfriamiento, los componentes soldados deben mantenerse sujetos para evitar que interferencias externas afecten la resistencia de la soldadura. Además, no se deben tomar medidas de enfriamiento forzado durante la etapa de enfriamiento.
Rigidez de tuberías y accesorios La soldadura por electrofusión recomienda utilizar tuberías de polietileno SDR11 o más gruesas. Aunque algunos fabricantes ofrecen accesorios de electrofusión adecuados para SDR33, para la soldadura de accesorios en forma de silla de montar-, generalmente se limita a SDR11 o tuberías de polietileno más gruesas. Estas limitaciones deben indicarse claramente en el embalaje del accesorio. Una mayor rigidez de la tubería y los accesorios ayuda a aumentar rápidamente la presión de fusión, acortando así el tiempo de soldadura o aumentando la resistencia de la soldadura.
Soldabilidad del material La soldadura por electrofusión tiene una amplia compatibilidad y puede unir tuberías de diferentes SDR y grados. Sin embargo, para garantizar la calidad de la soldadura, los dos materiales en la interfaz de soldadura deben tener una soldabilidad similar.
Temperatura ambiente La temperatura ambiente también tiene un cierto impacto en la soldadura por electrofusión. Al soldar en entornos de baja-temperatura, puede ser necesario precalentar para mejorar la calidad de la soldadura. Por el contrario, los ambientes de alta-temperatura también pueden afectar negativamente el proceso y los resultados de la soldadura, por lo que requieren precauciones cuidadosas.
Impacto de la temperatura ambiente:
La soldadura por electrofusión generalmente no requiere precauciones especiales cuando las variaciones de temperatura ambiente están dentro de un cierto rango. Sin embargo, en entornos extremos, pueden ser necesarios ajustes en la salida de energía a los accesorios de tubería, como cambiar el voltaje de entrada o ajustar el tiempo de soldadura, para garantizar la calidad de la soldadura. Al mismo tiempo, se debe evitar la luz solar directa para evitar una distribución desigual de la temperatura en las tuberías (accesorios). Se deben tomar medidas de protección adecuadas en condiciones climáticas ventosas, polvorientas, lluviosas o nevadas para evitar la contaminación. Especialmente al soldar tuberías de gran-diámetro, el extremo distal de la tubería debe taparse para evitar corrientes de aire.
Seguridad y estándares:
Los operadores de soldadura deben poseer las calificaciones adecuadas y usar guantes, gafas y otros equipos de protección durante la operación para garantizar la seguridad. Además, el equipo de soldadura para tuberías de polietileno (PE) debe cumplir con la norma GB/T2062-2020, mientras que la producción, el diseño, la aceptación de la construcción y la operación deben seguir la norma industrial CJJ63-2018 y las normas técnicas TSGD2002-2006.
