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[摘 要]本文对塑料型材可焊性试验中影响正解评定的因素进行了分析，并在此基础上针对性的提出控制方法，从而达到提高检测准确度的目的。
[关键词]塑料型材；可焊性试验；准确度
中图分类号：TU8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0098-01
PVC塑料型材因其节能环保、硬度大、刚性和强度高、耐磨抗老化、且造价相对低廉等优点在建筑工程中得到了大量应用。尤其是塑料门窗已成为钢、木门窗的替代品，并与铝合金门窗形成鼎足之势。但市场上型材产品质量良莠不齐，型材可焊性不高已成为直接影响门窗组装关键工序角部焊接质量的重要因素，而某些型材企业在进行塑料异型材可焊性试验时，由于相关标准的定义不明确，以及技术人员对结构原理不清楚，导致其试验过程存在一些错误做法，由此而得到与实际情况不一致的结果。针对这种现象，本文对其做了技术上的分析和论证，可使相关企业避免再进入这些误区。
在GB/T8814-2004国家标准《门、窗未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中，新增加了主型材可焊性检验指标。所谓主型材可焊性检验，是将试件底部锯成45切口，两型材焊接后不清理焊缝，只清理90角的外缘，两中心线距离（400±2）mm，并将试样两端放在活动的支撑座上，用测量范围为0～20kN的角强度测定仪，以（50±5）mm/min的加荷速度对试件焊角或T型接头施加压力直至断裂为止，记录试件受压弯曲断裂的力值FC，然后通过公式计算受压弯曲应力σt，并以受压弯曲应力σt作为衡量型材可焊性的量值。在生产中，不少企业在进行可焊性试验时，存在计算惯性矩取值错误和型材下料尺寸偏差的问题，致使计算值或试验值偏小或偏大，从而无法对所生产型材的可焊性做出准确、客观的评定。因此，这种现象值得相关技术人员认真商榷。
一、型材下料精度的控制
（一）对角线差的成因及控制
1、型材下料锯切尺寸失准。目前大多焊机均为由型材定位，因而对距切尺寸精度要求高，下料工序精度失准，造成焊接尺寸超差。同时应注意平推双角锯的型材定位面与焊机定位面不是一个定位面，易产生误差。在设备选用上应尽可能选购较先进的立式多功能锯。
2、焊机靠板位移误差。焊接中因左、右机头的侧型材靠板不平行，并且与后型材靠板不垂直，使型材在焊接过程中定位偏差，造成对角线误差。实践中，调整靠板使其平行与垂直。即用手动进给气缸电磁阀，使前后压钳板的钳口闭和，锁定电磁阀，以钳口为基准调整侧、后型材靠板，使其相互垂直，与钳口夹角成45°，两型材靠板内侧延长线交点应位于钳口正中。依次调整每个机头后，再调整机头丝杠和导向偏心，使机头后型材靠板成一直线。
3、焊机定位板位置偏差。此种情况涉及焊机固有调整，应及时请专业设备维修。
4、焊接时二次定位或翻转窗件。四位以下直线焊机在焊接中需二次定位，才能完成窗框或扇的焊接。当翻转和二次定位时，已焊角处于未完全冷却状态，操作者用力不均或定位不好，即会产生变形，造成对角线差和相邻构件平面度差。这种情况主要通过提高焊工的操作技术水平，或从根本上更换使用四角、六角一次成型焊机。
（二）框、扇宽高尺寸偏差的成因及控制
型材下料锯切失准和焊机靠板位移误差除影响对角线差外，同样也可造成框、扇宽高尺寸偏差，以下分析另两方面的原因。
1、偏熔偏焊。偏熔偏焊是焊接中常见缺陷，由型材对接时熔融不均造成。消除办法是调整定位板，以钳口基准调整焊板。或从根本上选用有定位夹紧装置和熔焊限位装置的焊机，可降低对焊工的技术水平要求，提高焊接质量的稳定性。
2、型材靠板高度不够及缺少辅助靠板。由于型材的截面形状和尺寸系列不同，要求在焊接时靠板应符合型材特点要求。当靠板高度低于型材高度的2/3时，需加高型材靠板，同时视型材尺寸不同，增加辅助靠板使型材焊接时上、下面受力相同。
二、型材惯性矩取值错误影响计算结果的原因分析
（一）计算最小弯曲应力的惯性矩取值
在受压弯曲应力σt计算公式中，I值，即型材横截面对z-z1轴的惯性矩，也就是型材截面承受重力载荷的竖向惯性矩。不少型材企业技术人员在计算时，取的却是型材截面承受风压方向的惯性矩，而这和一些模具厂所提供的型材模具图纸有直接的关系。通过型材结构力学分析可知：平开框和推拉框横向惯性矩均远大于竖向轴的惯性矩，而一些模具厂提供的型材模具参数与其截然相反，横向轴的惯性矩均小于竖向轴惯性矩。而塑料异型材的惯性矩计算比较复杂，一般都是通过CAD软件来进行计算。如图1所示60平开框和型钢图：从该图形分析，60平开框和型钢X轴向惯性矩均应大于Y向惯性矩，但图上所标的数据，X向惯性矩却小于Y向惯性矩。由于X轴方向为风压方向惯性矩，Y轴方向为自重方向惯性矩（即型材受压弯曲应力计算时所采用的惯性矩）。如果把两者的数据弄反，采用CAD软件X轴惯性矩进行风压计算，会导致主要受力杆件风压计算参数偏小，在这种情况下必须增加钢衬厚度重新计算，使得门窗制作成本偏高；采用CAD软件Y轴惯性矩计算型材受压弯曲应力，则会导致受压弯曲应力计算值严重偏低，无论怎样试验都达不到焊接试验标准。
为了避免发生同类的计算失误， 现行标准JG/T140-2005《未增塑聚氯乙稀（PVC-U）塑料窗》中规定，焊接试验测试值便直接将型材模具标定的设计FC值和塑料门窗标准规定的型材对应焊接角破坏力指标进行对比即可，而不必再依据GB/T8814-2004标准进行计算。
（二）试验时试件取样长度计算
现行的国家标准中，无论是型材标准还是门窗标准都没有明确指出试样支撑面中心长度是试样中性轴中心间距的长度，导致不少企业下料时均按型材中心长度取值。而且，不同规格的型材取值长度也不同，但操作人员在下料时都按某一种型材计算的长度下料。针对这些情况，下面将详细讨论按中性轴中心长度取值的原因。
杆件在外力作用下发生弯曲时，上部的纵向线段收缩，下部的纵向线段延长，处于中间部位的一段既不收缩，也不延长的纵向线段称之为形心轴或中性轴，即为试样的受力中心。而中性轴中心长度即为试件临界线（截面受拉伸应力方向的边缘线）A-A1与中性轴z-z1的距离。试件在一定的外力作用下，上部受收缩挤压应力，下部受拉伸弯曲应力，杆件所受到的拉伸弯曲力破坏将远远大于收缩挤压力破坏，此时受拉伸弯曲应力的试样截面为试件的临界危险截面。在计算试件受压弯曲应力时必须以此截面为计算基准，且方向不能搞反。试验时取试样中性轴中心间距，能反映试样在一定压力作用下危险截面承受的最大拉伸应力，这种做法才合乎试验要求。从型材截面分析，除中挺或z挺型材在X轴中心两侧面积呈均等分布，中性轴和中心线是重合的以外，无论是平开窗还是推拉窗框、扇型材中性轴和中心线都不重合，中性轴都偏向于面积大的危险截面一侧。按试样中性轴中心长度取值均比按试样中心长度取值大许多，试验时其测试值也都比按标准计算值要相应大一些。
在检验实践中，一些企业的型材试样在焊接成型后，经测量两试样中心长度不同程度小于标准中试件支撑面中心长度为400mm的规定。将实测值代入型材受压弯曲最小力值计算公式计算后会发现实测检测值比计算值小，若按400mm取值则结果相反。这样得到的结论会导致已达到标准规定指标的型材被误判为不合格型材，或未达到标准规定指标的型材被误判定为合格型材，所以不能作为最小焊接破坏力的评价依据。因此在进行可焊性试验时中心距取值的正确与否是型材质量评定的一个重要因素。
三、结论
综上所述，企业在进行型材可焊性试验时均应对型材的下料精度、型材惯性矩和中心距的选值等这些影响最终评定的重要因素，进行认真分析和仔细商榷。同时也要及时对模具厂提供的技术参数进行论证并予以纠正，以免在型材生产中受到误导，从而影响塑料型材的质量评定。
参考文献
[1] 《塑胶工业》中国经济工业出版社刊号：51-1270/TQ.
[2] 《门窗》建筑材料工业技术监督研究中心主办刊号CN：11-5552/TU.
[关键词]塑料型材；可焊性试验；准确度
中图分类号：TU8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0098-01
PVC塑料型材因其节能环保、硬度大、刚性和强度高、耐磨抗老化、且造价相对低廉等优点在建筑工程中得到了大量应用。尤其是塑料门窗已成为钢、木门窗的替代品，并与铝合金门窗形成鼎足之势。但市场上型材产品质量良莠不齐，型材可焊性不高已成为直接影响门窗组装关键工序角部焊接质量的重要因素，而某些型材企业在进行塑料异型材可焊性试验时，由于相关标准的定义不明确，以及技术人员对结构原理不清楚，导致其试验过程存在一些错误做法，由此而得到与实际情况不一致的结果。针对这种现象，本文对其做了技术上的分析和论证，可使相关企业避免再进入这些误区。
在GB/T8814-2004国家标准《门、窗未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中，新增加了主型材可焊性检验指标。所谓主型材可焊性检验，是将试件底部锯成45切口，两型材焊接后不清理焊缝，只清理90角的外缘，两中心线距离（400±2）mm，并将试样两端放在活动的支撑座上，用测量范围为0～20kN的角强度测定仪，以（50±5）mm/min的加荷速度对试件焊角或T型接头施加压力直至断裂为止，记录试件受压弯曲断裂的力值FC，然后通过公式计算受压弯曲应力σt，并以受压弯曲应力σt作为衡量型材可焊性的量值。在生产中，不少企业在进行可焊性试验时，存在计算惯性矩取值错误和型材下料尺寸偏差的问题，致使计算值或试验值偏小或偏大，从而无法对所生产型材的可焊性做出准确、客观的评定。因此，这种现象值得相关技术人员认真商榷。
一、型材下料精度的控制
（一）对角线差的成因及控制
1、型材下料锯切尺寸失准。目前大多焊机均为由型材定位，因而对距切尺寸精度要求高，下料工序精度失准，造成焊接尺寸超差。同时应注意平推双角锯的型材定位面与焊机定位面不是一个定位面，易产生误差。在设备选用上应尽可能选购较先进的立式多功能锯。
2、焊机靠板位移误差。焊接中因左、右机头的侧型材靠板不平行，并且与后型材靠板不垂直，使型材在焊接过程中定位偏差，造成对角线误差。实践中，调整靠板使其平行与垂直。即用手动进给气缸电磁阀，使前后压钳板的钳口闭和，锁定电磁阀，以钳口为基准调整侧、后型材靠板，使其相互垂直，与钳口夹角成45°，两型材靠板内侧延长线交点应位于钳口正中。依次调整每个机头后，再调整机头丝杠和导向偏心，使机头后型材靠板成一直线。
3、焊机定位板位置偏差。此种情况涉及焊机固有调整，应及时请专业设备维修。
4、焊接时二次定位或翻转窗件。四位以下直线焊机在焊接中需二次定位，才能完成窗框或扇的焊接。当翻转和二次定位时，已焊角处于未完全冷却状态，操作者用力不均或定位不好，即会产生变形，造成对角线差和相邻构件平面度差。这种情况主要通过提高焊工的操作技术水平，或从根本上更换使用四角、六角一次成型焊机。
（二）框、扇宽高尺寸偏差的成因及控制
型材下料锯切失准和焊机靠板位移误差除影响对角线差外，同样也可造成框、扇宽高尺寸偏差，以下分析另两方面的原因。
1、偏熔偏焊。偏熔偏焊是焊接中常见缺陷，由型材对接时熔融不均造成。消除办法是调整定位板，以钳口基准调整焊板。或从根本上选用有定位夹紧装置和熔焊限位装置的焊机，可降低对焊工的技术水平要求，提高焊接质量的稳定性。
2、型材靠板高度不够及缺少辅助靠板。由于型材的截面形状和尺寸系列不同，要求在焊接时靠板应符合型材特点要求。当靠板高度低于型材高度的2/3时，需加高型材靠板，同时视型材尺寸不同，增加辅助靠板使型材焊接时上、下面受力相同。
二、型材惯性矩取值错误影响计算结果的原因分析
（一）计算最小弯曲应力的惯性矩取值
在受压弯曲应力σt计算公式中，I值，即型材横截面对z-z1轴的惯性矩，也就是型材截面承受重力载荷的竖向惯性矩。不少型材企业技术人员在计算时，取的却是型材截面承受风压方向的惯性矩，而这和一些模具厂所提供的型材模具图纸有直接的关系。通过型材结构力学分析可知：平开框和推拉框横向惯性矩均远大于竖向轴的惯性矩，而一些模具厂提供的型材模具参数与其截然相反，横向轴的惯性矩均小于竖向轴惯性矩。而塑料异型材的惯性矩计算比较复杂，一般都是通过CAD软件来进行计算。如图1所示60平开框和型钢图：从该图形分析，60平开框和型钢X轴向惯性矩均应大于Y向惯性矩，但图上所标的数据，X向惯性矩却小于Y向惯性矩。由于X轴方向为风压方向惯性矩，Y轴方向为自重方向惯性矩（即型材受压弯曲应力计算时所采用的惯性矩）。如果把两者的数据弄反，采用CAD软件X轴惯性矩进行风压计算，会导致主要受力杆件风压计算参数偏小，在这种情况下必须增加钢衬厚度重新计算，使得门窗制作成本偏高；采用CAD软件Y轴惯性矩计算型材受压弯曲应力，则会导致受压弯曲应力计算值严重偏低，无论怎样试验都达不到焊接试验标准。
为了避免发生同类的计算失误， 现行标准JG/T140-2005《未增塑聚氯乙稀（PVC-U）塑料窗》中规定，焊接试验测试值便直接将型材模具标定的设计FC值和塑料门窗标准规定的型材对应焊接角破坏力指标进行对比即可，而不必再依据GB/T8814-2004标准进行计算。
（二）试验时试件取样长度计算
现行的国家标准中，无论是型材标准还是门窗标准都没有明确指出试样支撑面中心长度是试样中性轴中心间距的长度，导致不少企业下料时均按型材中心长度取值。而且，不同规格的型材取值长度也不同，但操作人员在下料时都按某一种型材计算的长度下料。针对这些情况，下面将详细讨论按中性轴中心长度取值的原因。
杆件在外力作用下发生弯曲时，上部的纵向线段收缩，下部的纵向线段延长，处于中间部位的一段既不收缩，也不延长的纵向线段称之为形心轴或中性轴，即为试样的受力中心。而中性轴中心长度即为试件临界线（截面受拉伸应力方向的边缘线）A-A1与中性轴z-z1的距离。试件在一定的外力作用下，上部受收缩挤压应力，下部受拉伸弯曲应力，杆件所受到的拉伸弯曲力破坏将远远大于收缩挤压力破坏，此时受拉伸弯曲应力的试样截面为试件的临界危险截面。在计算试件受压弯曲应力时必须以此截面为计算基准，且方向不能搞反。试验时取试样中性轴中心间距，能反映试样在一定压力作用下危险截面承受的最大拉伸应力，这种做法才合乎试验要求。从型材截面分析，除中挺或z挺型材在X轴中心两侧面积呈均等分布，中性轴和中心线是重合的以外，无论是平开窗还是推拉窗框、扇型材中性轴和中心线都不重合，中性轴都偏向于面积大的危险截面一侧。按试样中性轴中心长度取值均比按试样中心长度取值大许多，试验时其测试值也都比按标准计算值要相应大一些。
在检验实践中，一些企业的型材试样在焊接成型后，经测量两试样中心长度不同程度小于标准中试件支撑面中心长度为400mm的规定。将实测值代入型材受压弯曲最小力值计算公式计算后会发现实测检测值比计算值小，若按400mm取值则结果相反。这样得到的结论会导致已达到标准规定指标的型材被误判为不合格型材，或未达到标准规定指标的型材被误判定为合格型材，所以不能作为最小焊接破坏力的评价依据。因此在进行可焊性试验时中心距取值的正确与否是型材质量评定的一个重要因素。
三、结论
综上所述，企业在进行型材可焊性试验时均应对型材的下料精度、型材惯性矩和中心距的选值等这些影响最终评定的重要因素，进行认真分析和仔细商榷。同时也要及时对模具厂提供的技术参数进行论证并予以纠正，以免在型材生产中受到误导，从而影响塑料型材的质量评定。
参考文献
[1] 《塑胶工业》中国经济工业出版社刊号：51-1270/TQ.
[2] 《门窗》建筑材料工业技术监督研究中心主办刊号CN：11-5552/TU.