Основы сварочного дела

Способы сварки

Сварка полимеров и пластмасс заключается в нагреве свариваемых кромок до пластического вязкотекуче­го состояния и соединения их под не­которым давлением. Применяются следующие способы сварки:

Сварка нагретым газом (рис. 110). Свариваемые кромки детали 4 и при­садочный материал нагревают до температуры сварки струей горячего воздуха или газа. Для нагрева

воздуха (газа) используют электро­нагреватели или газовые горелки 1. Присадочный пруток 2 вдавливают в разделку шва 5; нагретые

слои материала слипаются и приса­дочный пруток образует сварной шов 3. При сварке толстого материала в разделку шва последовательно укла­дывают несколько нагретых присадоч­ных прутков, как показано на

рис. 111.

Сварку без скоса кромок при­меняют для соединения листов тол­щиной менее 4 мм. При большей толщине применяют V - и Х-образные разделки шва под углом 60°. При этом Х-образные швы более прочны. В процессе сварки по мере размяг­чения поверхностей свариваемых кро­мок и присадочного прутка необ­ходимо непрерывно вжимать пруток в основание разделки под небольшим, но постоянным давлением. Для полу­чения полного провара необходимо у корня шва оставить зазор 0,4...0,5 мм. При сварке мягких термопластов (по­лиэтилен и др.) присадочный пруток

вводят под тупым углом, чтобы обес­печить достаточное давление на сва­риваемые кромки. При сварке жестких термопластов (винипласт, органиче­ское стекло и др.) пруток вводят в раз­делку шва почти под углом 90° к шву.

Полиэтилен и полистирол при свар­ке нагревают горячим газом или воз­духом до температуры не выше

160.. .180°. Органическое стекло ре­комендуют сваривать струей возду­ха, нагретого до 200...220°С. Приса­дочным материалом служат прутки се­чением 7... 12 мм2. Допускается ис­пользование сварочных прутков из винипласта диаметром 3,0...5,0 мм. Винипласт сваривают в размягчен­ном (вязкотекучем) состоянии при температуре 220...240°С. Присадоч­ным материалом служат сварочные прутки диаметром до 5 мм из пластифицированного винипласта. Процесс сварки осуществляется путем размягчения прутков и сцепления их с основным материалом.

Для сварки материалов толщиной

2.. .25 мм этим способом применяют го­релки ГГП-1-66. Теплоносителем яв-

ляется воздух в смеси с продуктами сгорания пропан-бутановой смеси. Масса горелки — 0,6 кг. Горелка ГЭП - 1А-67 работает с электроподогревом теплоносителя — газа (воздуха, азота и др.). Для этого на пути движения га­за в корпусе горелки установлена элек­троспираль. Масса горелки — 0,68 кг. Простота оборудования и технологии позволяет применять этот способ для сварки деталей любых размеров и кон­фигурации.

Следует учесть, что полимеры и пластмассы имеют высокий коэф­фициент температурного расширения (в 4...6 раз больше металлов). Это вызывает опасность возникнове­ния больших внутренних напряжений в сварном шве, ослабляющих сва­рное соединение и вызывающих ко­робление свариваемых деталей. Для получения хорошего сварного шва рекомендуется применять струю нагретого газа небольшого сечения (диаметр струи 3...5 мм), а также различные фиксирующие приспособле­ния.

Сварка контактным нагревом. При этом способе свариваемые поверх­ности нагревают с помощью электро­нагревателя; доводят их до вязкотеку­чего состояния; затем нагревательный элемент удаляют, а свариваемые по­верхности соединяют сдавливанием. Пленки соединяют внахлестку, при этом электронагревателем может служить электроутюг или специальное устройство с роликом или валиком. Этим способом сваривают пленки толщиной не более 2 мм, так как низкая теплопроводность затрудняет нагрев пластмасс до нужной тем­пературы.

Этот способ сварки годен как для мягких, так и для жестких по­лимеров и пластмасс. Однако он тре­бует больших затрат времени на нагрев, регулировку температуры и охлаждение шва (под давлением) после сварки.

Сварка токами высокой частоты. Свариваемые детали нагревают в вы­сокочастотном электрическом поле. После разогрева кромок до пластиче­ского состояния их сдавливают для

получения прочного соединения. Этот способ очень экономичен и ши­роко распространен в промышлен­ности. Наибольшее применение по­лучила сварка высокочастотным то­ком изделий из поливинилхлорид­ных пластмасс. Например, для свар­ки винипласта применяют токи час­тотой 60...75 МГц. Толщина сва­риваемого материала 0,5...2 мм; при меньшей толщине непроизводительно расходуется теплота прижимаю­щих электродов. Производительность сварки в 5... 10 раз выше рассмот­ренных ранее способов.

Для шовной сварки пленок и лент применяют сварочные машины ЛГС-02, МСТ-ЗМ и др. Сварива­емый материал прокатывают между двумя вращающимися роликами-элек­тродами, к которым подключен высо­кочастотный ток. Сварка обеспечи­вает получение непрерывного, прочно­го и герметичного шва.

Нахлесточные соединения можно сваривать без скоса и со скосом кромок под углом 45°. Ширина шва

2.. .4 мм. Скорость сварки достигает 3 м/мин.

Сварка трением. Свариваемые кротки деталей нагревают до пласти­ческого состояния теплотой, выделя­ющейся при трении поверхностей этих кромок друг о друга. Для сварки одну часть детали закрепляют в патроне токарного или сверлильного станка и после вращения прижимают ко второй части детали, закрепленной Неподвижно в специальном приспо­соблении. Поскольку термопласты имеют. плохую теплопроводность, трущиеся поверхности быстро нагре­ваются. Давление сжатия в зави­симости от материала составляет 0,2... 1 МПа.

Такой способ сварки не требует подготовки поверхности, так как плен­ка и грязь вытесняются при сварке. Преимуществом этого способа являет­ся быстрота сварки. В зоне трения тем­пература быстро повышается, обеспе­чивая моментальную сварку, в то время как температура материала около зоны сварки почти не из­меняется. Однако Этим способом мож­но сваривать только детали типа тел

вращения. Кроме того, необходимость обеспечения давления для сварки делает этот способ применимым лишь для жестких термопластов. На рис. 112 показаны примеры сварных сое­динений из сплошного (а) и полого (б) материалов.

Сварка ультразвуком. Ультразву - корая сварка является наиболее универсальным и перспективным способом сварки полимеров и пласт­масс благодаря своим широким техно­логическим возможностям. Локальное выделение теплоты в зоне сварки и нагрев до температуры, близкой к температуре плавления, исключают перегрев материала, наблюдаемый при других способах. Конструкция рабоче­го инструмента (волновода) допускает сварку в труднодоступных местах, а также позволяет получать точечные, прямолинейные и замкнутые швы раз­личного контура (в зависимости от конфигурации рабочей части волново­да). Сварка производится на частотах

17.. .45 кГц. Электрические колебания, вырабатываемые генератором с по­мощью преобразователя (магнито - стрикционного или пьезоэлектрическо­го) , преобразуются в механические ко­лебания рабочего инструмента (вол­новода). Возникающие в материале высокочастотные механические коле­бания преобразуются в теплоту, идущую на нагрев и сварку мате­риала.

В промышленности применяют установку для полуавтоматической

147