Многие полимерные материалы, как и металлы, можно сваривать при помощи газовой сварки. Методика сварочных работ несколько отличается от сварки металлов, так как в данном случае отсутствует сварочная ванна. То есть пластмасса разогревается не до жидкого состояния, а до вязко-текучего состояния кромок и присадочного материала, при котором происходит их слипание, образуя сварочный шов. Характерно особенностью сварки пластмасс является тот факт, что их не обрабатывают открытым пламенем, как металлы. Технология сварки пластмассовых листов показана на рис.1. Существует несколько методик сварки пластмасс, которые в определенной степени отличаются друг от друга.

Рис. 1. Сварка пластмассы нагретым газом с присадкой. 1 — соединяемые детали; 2 — присадочный прут; 3 — горелка

Наибольшее распространение получил способ разогрева кромок и присадочного материала; горячими газами. Горячие газы получают в специальных горелках в результате сгорания горючего газа в смеси с атмосферным воздухом, либо при помощи электрических спиралей.

Сварку выполняют как с присадочным материалом, так и без него. При сварке без присадочного материала кромки свариваемых деталей разогревают до вязко-липучего состояния и сжимают между собой прижимными роликами. В результате этого кромки слипаются между собой и, остывая, образуют сварочный шов. Сварку с присадочным материалом ведут в следующей последовательности. Сначала разогревают кромки деталей, а затем между кромками с небольшим давлением укладывают присадочный пруток. При этом нужно следить за тем, чтобы разогрев кромок и присадочного материала был одинаковым и достаточным для перехода пластмассы в вязко-текучее состояние.

Сварке горячими газа подвергают практически все виды пластмасс, которые под действием повышенной температур переходят в вязко-липучее состояние. Это может быть винипласт, из которого изготавливают трубопроводы и различные емкости для химически агрессивных веществ, полиэтилен, который используют при изготовлении труб, пленок и других изделий и многие другие виды полимеров. Для каждого полимера существуют свои режимы термической обработки, которые подбирают, исходя из их особенностей. Материал присадочного прутка должен быть таким же, как в свариваемых кромках, но несколько более пластифицирован при помощи различных присадок. С помощью этого приема добиваются снижения температуры, необходимой для придания прутку пластичности.

Пластмассы, как и металлы, сваривают стыковым угловым и тавровым соединениями. Варианты разделок кромок при этих видах соединений приведены на рис. 2 и 3. Для этого кромки тщательно зачищают, обезжиривают и обрабатывают механическим способом под нужным углом. В зависимости от толщины свариваемых деталей и методики разделки кромок количество присадочных прутков в шве может быть различным. Примерная раскладка присадочных прутков при сварке стыковых соединений приведена на рис.4. Основные параметры стыковых соединений из винипласта нагретым газом приведены в таблице.

Главная Начинающему сварщику Базовые знания для сварщика

Ультразвуковая сварка полимерных материалов.

Этот вид сварки очень широко применяется в пищевой и легкой промышленности. Однако не все полимерные материалы хорошо свариваются, а только так называемые термопластичные. Термопластичные полимеры при нагревании могут переходить в вязкотекучее состояние, а при охлаждении снова отвердевать без признаков химического разложения .

Установка для ультразвуковой сварки полимеров состоит из магнитострикционной головки и волновода, передающего энергию на поверхность контакта соединяемых частей или деталей. Обжатие осуществляется самим волноводом .

Рис. 31. Схема ультразвуковой сварки пленок.

При сварке полимеров ультразвуковые колебания подаются волноводом перпендикулярно соединяемым поверхностям и под их воздействием возникает интенсивная диффузия — распространение полимерных макромолекул из одной соединяемой части в другую. Механические свойства соединений, полученных ультразвуковой сваркой, очень высокие и не уступают свойствам основного материала.

С применением ультразвуковой сварки изготовляют различные изделия из полимеров чистых или содержащих наполнители. Например хорошо свариваются ткани из полимерных волокон , прочная сварка вместо сшивания. Если к синтетическому волокну добавить некоторое количество, например, хлопчатобумажного волокна, то сварка тоже возможна.

Изготовляют герметичную тару для пищевых и химических продуктов из полиэтилена. Емкости заваривают после их заполнения. Установка для сварки полимерных тканей показана на рис. 32.

Термореактивные полимеры, состав которых изменяется при нагревании в результате химического распада, свариваются плохо и сварные соединения получаются очень хрупкими.

Рис 32. Машина для ультразвуковой шовной сварки пленок.

Способ соединения полимерных материалов с помощью ультразвуковых колебаний

Ультразвуковая сварка полимеров основана на повышении с помощью ультразвуковых колебаний пластических свойств полимера в зоне контакта соединяемых предметов. При этом вначале образуется физический контакт поверхностей за счет их исходной шероховатости, и происходит активация полимерных молекул вследствие разрыва химических связей. Затем начинается химическое взаимодействие соединяемых материалов, переходящее в объемное взаимодействие в зоне соединения.

Гистерезисные потери при деформировании материала с УЗ частотой обусловливают его нагрев до температур, соответствующих вязко-текучему состоянию или плавлению кристаллов . При температурах высокоэластичного состояния происходит диффузия отдельных сегментов макромолекул свариваемых полимеров, а иногда - перемешивание материала.

УС полимеров применяется для соединения поликарбонатов, стирола, полипропилена, поливинилхлорида и др. материалов обычно без их расплавления.

Схема установки для УС полимерных материалов показана на рис. 1.

Схема установки для УЗ сварки полимерных материалов

1, 2 - соединяемые изделия;

4 - сварочный наконечник;

5 - волновод-концентратор ;

6 - магнитострикционный преобразователь.

Сварочный наконечник 4. прижатый с силой N к поверхности соединяемых листов 1 и 2. колеблется с частотой f = 20-100 кГц и амплитудой x 0. Направление колебаний обычно совпадает с направлением действия силы и перпендикулярно поверхности соединяемых листов. Можно также использовать ориентации колебаний, как в УЗ сварке металлов .

Следует отметить, что величина N для полимеров в несколько раз меньше, чем для металлов , а значение x 0. наоборот, в несколько раз больше . Время УС полимеров обычно составляет от 0.1 до10 с.

Области техники и экономики

Используемые естественнонаучные эффекты

Прибор для сварки полимерных труб

Борис, Санкт-Петербург задаёт вопрос:

Добрый день! Мы купили квартиру в старом доме. Общее состояние всех ее помещений находится на удовлетворительном уровне. Но вот трубы местами текут, а местами требуют полной замены. Посоветовавшись с друзьями, мы с отцом решили произвести полную замену всей водопроводной системы. Для облегчения этой задачи нам порекомендовали воспользоваться трубами, изготовленными на основе полимеров. Что такое полимерные трубы и каким образом они свариваются, мы не знаем. Подскажите, пожалуйста, как осуществляется сварка полимерных труб?

Полимер - это обобщающее название всех материалов, в основе которых используется термопластик. В настоящее время на его основе производится большое количество самых разнообразных материалов. Среди этого числа имеются и трубы, изготовленные из разновидностей полимера . Самыми универсальными и легкими в монтаже считаются трубы из полипропилена . Благодаря этим качествам полипропиленовые водопроводы получили большую популярность.

Для сварки полимерных труб используется специальный прибор . Подобный инструмент имеется в арсенале не у всех желающих, решивших произвести замену водопроводной системы. Но современный рынок инструмента, позволяет приобрести его в магазине за доступные деньги.

Такой сварочный аппарат работает довольно просто. Сварка осуществляется за счет нагрева необходимых деталей на торцах предполагаемых соединений. После того как будет выполнен нагрев до необходимой температуры, выполняется соединение деталей. В этот момент происходит расплавление верхних слоев полимера, вследствие чего возникает диффузное проникновение материалов.

После остывания происходит полная герметизация сварочного шва, что обеспечивает долговечное соединение, не подверженное ржавлению. Кроме того, герметичность соединения будет очень высокой, что позволяет эксплуатировать систему под высоким давлением.

Минусом ПВХ трубопроводов является необходимость использования различных переходных насадок, что увеличивает число соединительных частей. Кроме того, при неправильной установке перемонтировать отдельный кусок не получится. В этом случае потребуется замена целого колена. Поэтому все работы по установке, должны выполняться очень внимательно, чтобы не допускать ненужных расходов.

Сварочный паяльник устроен несложно. Он имеет 2 крепления, позволяя выполнять одновременный нагрев монтируемых деталей. Внутри аппарата установлен терморегулятор, позволяющий предотвратить перегрев материала. Он комплектуется различными переходными насадками, позволяющими работать с трубами разного диаметра. Эти насадки имеют покрытие из тефлона, которое позволяет получить гладкую соединительную поверхность и продлевает срок службы самой насадки.

Как и в любой другой работе, сварка полимерных труб имеет свои нюансы. В их числе нельзя забывать о выполнении обезжиривания рабочей поверхности деталей. Выполняется оно с помощью уайтспирита. Это позволит увеличить эффективность сварного шва. Кроме того, нельзя забывать снимать фаску с детали, которая имеет меньший диаметр. Эта процедура позволит облегчить сборочный процесс. В процессе выполнения работ не допускается попадание различных песчинок или другой мелкой фракции между деталями. Чтобы это предотвратить, следует перед спайкой протирать торцы соединений сухой ветошью.

Поделитесь полезной статьей:

Источники: build.novosibdom.ru, www.prosvarky.ru, www.heuristic.su, experttrub.ru