Способи зварювання полімерів і пластмас

23.09.2015

Способи зварювання полімерів і пластмас

Зварювання полімерів і пластмас полягає в нагріванні зварюваних кромок до пластичного в’язкотекучого стану і з’єднання їх під деяким тиском. Застосовуються наступні способи зварювання:

Способи зварювання полімерів і пластмас

Рис. 110.

Зварювання нагрітим газом (рис. 110). Зварювані кромки деталі 4 і присадочний матеріал нагрівають до температури зварювання струменем гарячого повітря або газу. Для нагріву повітря (газу) використовують електронагрівачі або газові пальники 1. Присадний пруток 2 вдавлюють в оброблення шва 5; нагріті шари матеріалу злипаються і присадочний пруток утворює зварний шов 3. При зварюванні товстого матеріалу в оброблення шва послідовно укладають кілька нагрітих присадних прутків, як показано на рис. 111.

Способи зварювання полімерів і пластмас

Рис. 111.

Зварювання без скосу кромок застосовують для з’єднання листів товщиною менше 4 мм, При більшій товщині застосовують V — і Х-подібні оброблення шва під кутом 60°. При цьому Х-подібні шви більш міцні. У процесі зварювання по мірі розм’якшення поверхонь зварюваних кромок і присадочного прутка необхідно безперервно утискує пруток в основу оброблення під невеликим, але постійним тиском. Для отримання повного провару необхідно біля кореня шва залишити зазор 0,4. 0,5 мм. При зварюванні м’яких термопластів (поліетилен та ін) присадочний пруток вводять під тупим кутом, щоб забезпечити достатній тиск на зварювані кромки. При зварюванні жорстких термопластів (вініпласт, органічне скло та ін) пруток вводять в оброблення шва майже під кутом 90° до шву.

Поліетилен і полістирол при зварюванні нагрівають гарячим газом або повітрям до температури не вище 160. 180°. Органічне скло рекомендують зварювати струменем повітря, нагрітого до 200. 220°С. Присадним матеріалом служать прутки перетином 1. 12 мм 2. Допускається використання зварювальних прутків з вініпласту діаметром 3,0. 5,0 мм. Вініпласт зварюють у розм’якшеному (вязкотекучому) стані при температурі 220. 240°С. Присадним матеріалом служать зварювальні прутки діаметром до 5 мм з пластифікованого вініпласту. Процес зварювання здійснюється шляхом розм’якшення прутків і зчеплення їх з основним матеріалом.

Для зварювання матеріалів товщиною 2. 25 мм цим способом застосовують пальники ДГП-1-66. Теплоносієм є повітря в суміші з продуктами згоряння пропан-бутанової суміші. Маса пальника — 0,6 кг. Пальник ГЕП-1А-67 працює з електропідігрівом теплоносія — газу (повітря, азоту та ін). Для цього на шляху руху газу в корпусі пальника встановлена электроспираль. Маса пальника — 0,68 кг Простота устаткування і технології дозволяє застосовувати цей спосіб для зварювання деталей будь-яких розмірів та конфігурації.

Слід врахувати, що полімери і пластмаси мають високий коефіцієнт температурного розширення (в 4. 6 разів більше металів). Це викликає небезпеку виникнення великих внутрішніх напружень в зварному шві, що послаблюють зварне з’єднання і викликають жолоблення деталей, що зварюються. Для отримання хорошого зварного шва рекомендується застосовувати струмінь нагрітого газу невеликого перерізу (діаметр струменя 3. 5 мм), а також різні фіксуючі пристосування.

Зварювання контактним нагріванням. При цьому способі зварювані поверхні нагрівають за допомогою електронагрівача; доводять їх до в’язкотекучого стану; потім нагрівальний елемент видаляють, а зварювані поверхні з’єднують стисненням. Плівки з’єднують внапусток, при цьому електронагрівачем може служити електропраска або спеціальний пристрій з роликом або валиком. Цим способом зварюють плівки товщиною не більше 2 мм, так як низька теплопровідність ускладнює нагрівання пластмас до потрібної температури.

Цей спосіб зварювання придатний як для м’яких, так і для твердих полімерів і пластмас. Однак він вимагає великих витрат часу на нагрів, регулювання температури і охолодження шва (під тиском) після зварювання.

Зварювання струмами високої частоти. Зварювані деталі нагрівають у високочастотному електричному полі. Після розігріву кромок до пластичного стану їх здавлюють для отримання міцного з’єднання. Цей спосіб дуже економічний і широко поширений в промисловості. Найбільше застосування отримала зварювання високочастотним струмом виробів з полівінілхлоридних пластмас. Наприклад, для зварювання вініпласту застосовують струми частотою 60. 75 МГц. Товщина зварюваного матеріалу 0,5. 2 мм; при меншій товщині непродуктивно витрачається теплота притискують електродів. Продуктивність зварювання в 5. 10 разів вище розглянутих раніше способів.

Для шовного зварювання плівок і стрічок застосовують зварювальні машини ЛМР-02, МСТ-ЗМ і ін. Зварюваний матеріал прокочують між двома обертовими роликами-електродами, до яких підключений високочастотний струм. Зварювання забезпечує отримання безперервної, міцного і герметичного шва.

Нахлесточные з’єднання можна зварювати без скосу і зі скосом кромок під кутом 45°. Ширина шва 2. 4 мм. Швидкість зварювання досягає 3 м/хв.

Зварювання тертям. Зварювані кромки деталей нагрівають до пластичного стану теплотою, що виділяється при терті поверхонь цих країв один про одного. Для зварювання одну частину деталі закріплюють у патроні токарного або свердлильного верстата і після обертання притискають до другої частини деталі, закріпленої нерухомо в спеціальному пристосуванні. Оскільки термопласти мають погану теплопровідність, тертьові поверхні швидко нагріваються. Тиск стиснення в залежності від матеріалу становить 0,2. 1 МПа.

Такий спосіб зварювання не потребує підготовки поверхні, так як плівка і бруд витісняються при зварюванні. Перевагою цього способу є швидкість зварювання. В зоні тертя температура швидко підвищується, забезпечуючи моментальний зварювання, в той час як температура матеріалу близько зони зварювання майже не змінюється. Проте Цим способом можна зварювати тільки деталі типу тіл обертання. Крім того, необхідність забезпечення тиску для зварювання робить цей спосіб придатним лише для жорстких термопластів. На рис. 112 показані приклади зварних з’єднань із суцільного (а) і порожнього (б) матеріалів.

Способи зварювання полімерів і пластмас

Рис. 112.

Зварювання ультразвуком. Ультразвукове зварювання є найбільш універсальним і перспективним способом зварювання полімерів і пластмас завдяки своїм широким технологічним можливостям. Локальне виділення теплоти в зоні зварювання і нагрівання до температури, близької до температури плавлення, виключають перегрів матеріалу, що спостерігається при інших способах. Конструкція робочого інструменту (хвилеводу) допускає зварювання у важкодоступних місцях, а також дозволяє отримувати точкові, прямолінійні і замкнуті шви різного контуру (в залежності від конфігурації робочої частини хвилеводу). Зварювання виробляється на частотах 17. 45 кГц. Електричні коливання, що виробляються генератором за допомогою перетворювача (магніто-стрикционного або п’єзоелектричного), перетворюються на механічні коливання робочого інструменту (хвилеводу). Виникають в матеріалі високочастотні механічні коливання перетворюються в теплоту, що йде на нагрівання, зварювання матеріалу.

Короткий опис статті: зварювання пластмас Підручник по зварюванню Способи зварювання полімерів і пластмас

Джерело: Способи зварювання полімерів і пластмас

Також ви можете прочитати