Сварка полимерных материалов реферат

Обновлено: 02.07.2024

Работа содержит 1 файл

Технология сварки пластмасс.docx

Технология сварки пластмасс

Пластмассы - материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагрева и давления формоваться в из делия сложной конфигурации и затем устойчиво сохранять заданную форму.
Пластмассы подразделяются на термопласты и реактопласты. В состав пластмас сы, кроме полимера, могут входить минеральные или органические наполнители, пластифи каторы, стабилизаторы, красители и др.
Свариваемость характеризует пригодность материала к образованию неразъемного соединения при рациональном технологическом процессе.

Рис.1 Схема механизма процесса

Диффузионно-реологический процесс взаимодействия свариваемых поверхностей реализуется в стадии вязко-текучего состояния (макромолекулы приобретают максимальную подвижность и имеют наименьшую плотность упаковки).
Степень и скорость диффузии зависят от молекулярной массы полимеров и поляр ности звеньев молекул.
Свариваемость полимеров в количественном отношении оценивается энергией активации вязкого состояния, которая характеризует:
• молекулярно-массовое распределение;
• разветвленность молекулярных цепей;
• полярность молекулярных звеньев.
Свариваемость полимеров может также оцениваться по интервалу вязко-текучего со стояния и по характеристике вязкости расплава (табл. 1).

Способность многих термопластических материалов к упорядоченному расположению макромолекул (кристаллизации) обеспечивает, при определенных температурных условиях, восстановление структуры сварных швов, близкой к основному материалу.
Химический процесс взаимодействия свариваемых поверхностей основан на образовании химических связей между полимерными материалами.
Материалы, неподдающиеся диффузионной сварке (отверждённые реактопласты, редкосетчатые полимеры, линейные полициклические полимеры), а также стремящиеся сохранить структуру свариваемых материалов (кристаллические или ориентированные термопласты: полиимиды, полиэтилентерефталаты, полиамиды, фторсополимеры), можно соединить путём химического взаимодействия функциональных групп или с помощью при¬садочного материала, близкого по активности к каждому из свариваемых полимеров, при этом нагрев и сварочное давление создают необходимые условия для протекания процесса, а присадочные материалы способствуют активизации реакционноспособных групп.
Качество химической сварки определяется:
• длиной активных групп контактирующих материалов;
• концентрацией активных групп контактирующих материалов;
• подвижностью активных групп контактирующих материалов.

Сварка пластмасс - технологический процесс получения неразъемного соединения элементов конструкции посредством диффузионно-реологического или химического взаимодействия макромолекул полимеров, в результате которого между соединяемыми поверхностями исчезает граница раздела и образуется структурный переход от одного полимера к другому.
Классификация методов и способов сварки пластмасс (рис. 2) включает тепловую, сварку, сварку растворителями и сварку комбинированием нагрева и действия растворителей.
Тепловая сварка имеет наибольшее количество способов. При этом подразделяют две группы сварки: с использованием внешнего теплоносителя и с генерированием тепла внутри свариваемого материала за счет преобразования различных видов энергии.

Сварка нагретым газом производится путем одновременного разогрева свариваемых изделий струёй горячего газа-теплоносителя, нагреваемого в специальном устройстве. Сварку нагретым газом выполняют с применением присадочного материала (рис. 3) и без него, вручную или с использованием специальных приспособлений и устройств для механизации процесса сварки. Применяется присадочный материал в виде прутков с различной формой сечения.
При сварке по классической схеме нагревательное устройство совершает колебательные движения в плоскости, образованной направлением шва и осью при садочного прутка. Присадочный пруток прижимают и удерживают рукой, если он достаточно жесткий, или с помощью ролика, если пруток мягкий.
Применяя специальные насадки на нагревательное устройство, обеспечивают одно временный подогрев свариваемых кромок и прутка, при этом пруток втягивается в отверстие насадки при перемещении устройства вручную вдоль шва и прижимается к кромкам выступом на насадке. Сварка без присадочного материала может производиться с подводом теп ла непосредственно к свариваемым поверхностям (прямой метод) или с подводом тепла к внешней поверхности деталей (косвенный метод).

Рис.3 Сварка нагретым газом

Сварка нагретым инструментом основана на оплавлении поверхностей сварки путем их прямого соприкосновения с нагреваемым инструментом. Подразделяется на сварку инструментом, удаляемым из зоны сварного шва (с подводом тепла как с внешней стороны де талей, так и непосредственно к соединяемым поверхностям), и сварку элементом, остающимся в сварном шве.
При сварке косвенным методом нагретый инструмент соприкасается с внешними поверхностями соединяемых деталей, а тепло передается к перекрывающим друг друга свариваемым поверхностям за счет теплопроводности свариваемого материала. Применяются ленточная, роликовая, прессовая и термоимпульсная сварки. При ленточной сварке для нагрева свариваемых изделий и создания давления используется нагретый инструмент в виде ленты, а при роликовой - в виде ролика. При прессовой сварке для создания необходимого сварочного давления применяются сварочные прессы, позволяющие осуществлять шаговую сварку. При термоимпульсной сварке используют малоинерционный нагреватель (лента или проволока), по которому периодически пропускают электрический ток; после отключения электроэнергии сварной шов быстро охлаждается. Среди способов сварки с подводом тепла к соединяемым поверхностям применяются стыковая и раструбная технология сварки, сварка нахлёсточных соединений.
При стыковой и раструбной сварке после оплавления свариваемых поверхностей изделия разводятся, инструмент убирается, а оплавленные поверхности соединяются под не большим давлением и свариваются. При стыковой сварке соединяются торцы изделий, а в качестве нагревательного инструмента применяется плоский или профилированный диск (кольцо). При раструбной сварке соединяются внутренняя поверхность раструба и наружная поверхность трубы, а нагревательный инструмент имеет два рабочих элемента: гильзу для оплавления наружной поверхности конца трубы и дорн для оплавления внутренней поверхности раструба.
Сварку нахлёсточных соединений можно осуществлять одновременным нагревом соединяемых поверхностей по всей длине, а также - перемещая инструмент или свариваемые изделия. Применяется способ сварки с механизированной подачей свариваемых изделий и неподвижным нагревательным инструментом.
Из способов сварки элементом, остающимся в сварном шве, практическое применение нашли сварка электросопротивлением и индукционная сварка. Сварка электросопротивлением основана на применении закладных нагревательных элементов с высоким электрическим сопротивлением. Закладные элементы в виде сетки или спирали вводятся между соединяемыми поверхностями. При пропускании по закладному элементу электрического тока соединяемые поверхности оплавляются.
мри индукционной сварке нагрев зaкладного элемента происходит в высокочастотном электромагнитном поле, а в качестве закладного нагревательного элемента используются металлические вкладыши или порошки оксидов металлов.
Технология сварка расплавом основана на использовании тепла расплавленного присадочного материала, подаваемого между соединяемыми поверхностями и передающего часть своего тепла материалу соединяемых изделий, что ведет к его плавлению и получению неразъёмного соединения. Под разделяется на сварку экструдируемой присадкой, расплавленным прутком и литьём под давлением. Эти способы сварки могут выполняться как с предварительным подогревом свариваемых поверхностей нагретым газом или теплоотдачей от мундштука сварочного устройства, так и без подогрева. При сварке экструдируемой присадкой - экструзионной сварке - расплав получается с помощью экструдера, обеспечивающего непрерывную подачу расплава, а в качестве исходного сырья используется гранулированный материал. При сварке расплав ленным прутком расплав получается из расплавленного прутка путем его нагрева в устройствах прямоточного типа , откуда расплав выдавливается непрерывно поступающим ещё не нагретым присадочным прутком, который сматывается с бухты и подаётся в нагревательный цилиндр.

Типовое оборудование для сварки пластмасс показано на рис4.

ГОСТ 16310 - "Cоединения сварные из полиэтилена, полипропилена и винипласта."
Настоящий стандарт распространяется на соединения из полиэтилена, полипропилена и винипласта, выполненные сваркой нагретым газом с присадочным прутком или экструзионной сваркой и устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений.

ГОСТ 16971 - "Швы сварных соединений из винипласта, поливинихлоридного пластика и полиэтилена. Методы контроля качества."
Настоящий стандарт устанавливает методы контроля качества швов сварных соединений из винипласта, поливинихлоридного пластика и полиэтилена, выполнинных всеми способами сварки.

1. СВАРКУ ПРИМЕНЯЮТ, ЕСЛИ:
• детали изготовлены из однородных материалов;
• нецелесообразно применение крепежа и клеев;
• необходимы конструкции минимального веса;
• особые требования по обеспечению высокой производительности, механизации и автоматизации процесса;

2.СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ:
• теплопроводность;
• интервал между температурами текучести и деструкции;
• интервал температур плавления;
• диэлектрические характеристики;
• структура молекул и др.

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ФАКТОРЫ:
• толщина соединяемых изделий;
• ширина и длина шва;
• возможность доступа к изделию с двух сторон.

Пластмассы нашли широкое применение в разных отраслях промыш ленности. Их применение обеспечивает большой экономический эффект бла-годаря их свойствам. Изготовление пластмассовых конструкций (деталей), как правило, менее трудо и энергоемко, чем из других материалов. Пластмассы легко перерабатываются в изделия различными способами, приобретая при этом любую заданную форму, цвет, фактуру, не требуя почти никакой дополнительной обработки.

Файлы: 1 файл

Сварка пластмасс реферат.docx

Пластмассы с успехом заменяют конструкции из легированных сталей,

драгоценных металлов, дерева и других материалов, позволяя экономить

промышленно важные материалы. При этом коэффициент их использования

составляет 0,9-0,95 (при обработке металлов он равен 0,6-0,7).Применение пластмасс в ряде случаев позволяет исключить проблему

защиты от коррозии, в 10-15 раз продлить срок службы изделий по сравнению с остальными.

Однако не всегда можно этими методами сразу получить готовое изделие. Это относится к крупногабаритным изделиям, изделиям сложной формы, трубопроводным системам и т.д. В этих случаях задача решается путем расчленения сложного изделия на отдельные технологически простые детали. После изготовления их соединяют известными методами. Применяют сварные, резьбовые, заклепочные, клеевые и др. виды соединений. Наиболее перспективным способом соединения является сварка, поскольку этот процесс в наибольшей степени поддаётся механизации, обеспечивает высокое качество соединений, позволяет снизить трудоемкость операций и т.д.

Канализационные системы, водостоки, трубопроводы для транспортировки всевозможных агрессивных веществ, водо и газопроводы – вот далеко не полный перечень областей применения полимерных труб. Такое широкое использование пластмассовых трубопроводов обусловлено тем, что они в 4-5 раз легче стальных, проявляют высокую стойкость к агрессивным средам и имеют меньшее гидравлическое сопротивление. Затраты труда на монтаж и эксплуатацию трубопроводов из пластмасс в среднем в 2-3 раза меньше, чем стальных трубопроводов.

Наибольшее применение имеют трубы из полиэтилена низкой и высокой

плотности, полипропилена и поливинилхлорида диаметром до 630 мм и более. Основной тип соединения таких труб при строительств трубопроводов – сварка встык.

При монтаже полимерных трубопроводов в зависимости от назначения и

условий производства могут применяться различные методы сварки:

• сварка встык с помощью нагретого инструмента;

• сварка полиэтиленовых, полимерных, полипропиленовых труб и др.

• сварка муфтами с закладным нагревательным элементом.

2. Основы сварки прямым нагревом

Основные технологические параметры при сварке деталей прямым нагре-

- температура нагревателя – ТН;

- продолжительность нагрева – tH;

- усилие прижатия инструмента к детали (давление оплавления) – РОПЛ;

- давление осадки – РОС;

- продолжительность выдержки под давлением после сварки – tОХЛ.

Иногда указывают скорость оплавления VОП, скорость осадки VОС и вели-

чину осадки ΔОС.

При контактной сварке оплавлением деталей из термопластов (труб, лис-

тов, профильных изделий) встык нагревательный инструмент вводят в непо-

средственный контакт с кромками заготовок, подлежащих сварке. В процессе

нагрева происходит оплавление (укорочение) детали на некоторую величину S(рис.1) в связи с тем, что часть расплавленного материала под давлением инструмента вытекает из зоны контакта.

Оплавление необходимо для равномерного прогрева торцов свариваемых

стержней на определенную глубину. Для обеспечения эффективности такого

прогрева необходимо обеспечить плотный контакт свариваемых торцов стержней с нагретым инструментом. Это достигается оплавлением микронеровностей и удалением образующегося при этом расплава под действием давления. Эти процессы протекают тем быстрее, чем выше температура инструмента и давление и чем ниже вязкость расплава. Во время установления такого контакта основная часть тепловой энергии затрачивается на оплавление микронеровностей, а слои, удаленные от торцов, практически не разогреваются. Это время называют инкубационным периодом оплавления. Эту стадию оплавлениянеобходимо проводить при максимальном давлении 0,05-0,08 МПа.

Рис.1. Оплавление поверхности перед сваркой: а – изотерма плавления и

образование первичного грата при нагреве; б - форма оплавленной

поверхности после удаления нагревателя

Скорость продвижения теплового фронта с температурой,

равной темпе-ратуре перехода пластмассы в вязкотекучее состояние (изотермы плавления),

называется скоростью проплавления, а глубина продвижения изотермы

плавления – глубиной проплавления hопл (рис.4.5, б).

При оплавлении плоских кромок плоским нагревателем тепловой фронт,

распространяющийся внутрь нагреваемой детали, не параллелен нагревателю. В соответствии с этим линия границы проплавления также не линейна, а имеетпараболическую форму (рис.4.5, а). Асимметрия теплового потока на оплавленном торце обусловлена тем, что к краям торцов поступает не только энергия от линейного теплового потока (Q1) непосредственно от нагретого инструмента. Туда же поступает энергия из внутренних областей (поток Q2) с вытекающим в первичный грат расплавом и энергия теплового излучения (поток Q3) от

участков инструмента, выступающих за пределы торцов. Кривизну зоны про-

плавления можно уменьшить путем охлаждения кромок вблизи нагреваемых

После окончания инкубационного периода скорость проплавления интен-

сивно возрастает, достигая максимальной величины, после чего между скоро-

стью проплавления и скоростью оплавления (укорочение стержня) наступает

равновесие. Процесс переходит в квазистационарный. Эффективность нагрева при квазистационарном процессе минимальна, так как глубина проплавления практически перестает расти. Дальнейший нагрев деталей уже не имеет смысла, т.к. расплавленный полимер будет весь эвакуироваться в грат, а hпр больше не увеличивается. Для уменьшения количества первичного грата, т.е. объема вытекающего в грат расплава, в процессе нагрева по мере оплавления необходимо уменьшать давление. Давление должно обеспечивать лишь контакт инструмента с расплавом, необходимый для теплопередачи за счет теплопроводности. Для получения максимальной глубины проплавления с минимальным первичным гратом, незначительной кривизной зоны проплавления и серповидностью оплавленного торца вторую стадию оплавления следует проводить при плавном уменьшении давления до 0,005-0,01 МПа. После отрыва нагретого инструмента от оплавляемого торца кромки приобретают серповидную форму (рис.4.5, б). Это необходимо учитывать при выборе технологических параметров режимов оплавления и осадки. Серповидность обусловлена неравномерностью распределения тепловых деформаций, а также адгезией расплава к инструменту. Глубина серповидности увеличивается с увеличением длительности нагрева и толщины стенки детали. Сварку прямым нагревом (оплавлением) выполняют либо в режимах, исключающих деструкцию полимера при оплавлении, т.е. сварочный инструмент имеет температуру, незначительно превышающую температуру текучести свариваемых материалов, либо инструмент нагревается на 100 – 150 градусов выше температуры текучести, но при этом продолжительность оплавления резко сокращается.

Пауза, необходимая для удаления инструмента, равна времени перехода

от этапа оплавления к этапу осадки. За это время расплавленные торцы не

должны сильно переохладиться. Кроме того, при длительной паузе интенсивноразвивается процесс термоокислительной деструкции, начавшийся при контакте торцов с инструментом. Этот процесс сопровождается выделением газов. В связи с этим продолжительность паузы не должна превышать 1-3 с в зависимости от типа сварочной установки, её привода и геометрии изделия.

Осадка обеспечивает непосредственный физический контакт оплавлен-

ных кромок и взаимодействие макромолекул по поверхности свариваемых деталей. Возникновению межмолекулярного взаимодействия могут препятствовать пузырьки воздуха, захваченные расплавом полимерного материала, окисленный поверхностный слой, а также различные загрязнения.

Рис.2. Схема захвата воздуха при стыковке торцов на этапе осадки

На рис.2. показано, как происходит захват воздушного пузыря при со-

единении серповидных торцов. Удаление воздушных прослоек, продуктов термоокислительной деструкции и других загрязнений возможно только при развитом течении расплава за зону сварки с образованием вторичного грата.

Для этого давление должно быть снова повышено и обеспечена необходимая

скорость осадки. Однако при больших скоростях осадки упругие напряжения, возникающие в расплаве, могут достигать больших значений. После осадки во избежание появления поля собственных напряжений стык необходимо выдержать под давлением до его естественного охлаждения и релаксации напряжений. Однако течение вдоль стыка приводит к ориентации макромолекул после охлаждения также вдоль стыка, т.е. перпендикулярно направлению приложения эксплуатационной нагрузки. Такая ориентация наряду с неполным вытеснением газовых прослоек и загрязнений снижает прочность сварных соединений.

3. Сварка труб встык

Высокое качество сварных соединений пластмассовых трубопроводов обеспечивается проведением комплекса мероприятий по контролю на различных стадиях производства. Этот комплекс включает три этапа: предупредительный контроль (перед сваркой), активный (в процессе сварки)

и приемочный(после сварки).Технология сварки трубопроводов включает операции контроля, подготовки и сварки.

Предупредительный контроль включает в себя контроль качества

свариваемых материалов, проверку квалификации сварщика и контроль технологической подготовки производства.

Условия хранения труб должны исключать попадание на них прямых

солнечных лучей, так как при этом возможно не только снижение прочности

материала труб, но и значительное ухудшение их свариваемости.

Перед сваркой трубы подвергают механическим и термомеханическим

испытаниям. По истечении гарантийного срока хранения труб (два года со дня изготовления) перед использованием трубы должны подвергаться повторной проверке. Подготовка тру б к сборке и сварке . Стадии сварочного цикла представлены на технологической схеме процесса (рис.3, а). Сборка и центровка перед сваркой осуществляются на специальном устройстве или на установке, на которой будет выполняться сварка. Концы труб должны крепиться в кольцевых зажимах (центраторах) сварочной установки таким образом, чтобы вылет трубы составлял 60-70 мм.

б Р1 – давление при оплавлении

Р2 – давление при нагреве

Р3 – давление при осадке

t1 – время оплавления

t2 – время нагрева

t3 – время технологической паузы

t4 – время нарастания сварочного

t5 – время охлаждения под давлением

Рис.3. Основные стадии сварочного цикла (а) и циклограмма прилагаемого давления (б)

Внутреннюю и наружную поверхности концов свариваемых труб на рас-

стоянии не менее 30 мм от торца очищают от пыли, масла, технического угле-

и других загрязнений, отрицательно влияющих на свариваемость. Соединяемые поверхности труб, зажатые в сварочной установке, после очистки подвергают торцовке. Стружку, образовавшуюся при торцовке, удаляют способом, исключающим загрязнение торцов заготовок. Иногда применяется обезжиривание ацетоном, спиртом. Запрещается при торцовке кромок применять охлаждающие эмульсии и смазки.

После сборки между торцами труб не должно быть зазоров, превышающих 0,5 мм при диаметрах труб до 110 мм и 0,7 мм – при диаметрах более

110 мм. Смещение соединяемых концов труб по наружному периметру не

должно превышать 10% толщины стенки труб.

Контроль в процессе сварки проводится с целью строгого соблюдения основных параметров режима и цикла сварки. Температуру нагретого

сварочного инструмента необходимо поддерживать с постоянной с точностью до± 10 ОС. При нагреве сварочный инструмент должен касаться кромок труб по всему периметру. При правильном ведении процесса по всему периметру трубы должен образовываться равномерный грат расплавленного материала в виде валика высотой не более 2-3 мм.

После оплавления концов труб необходимо быстро удалить нагреватель и

произвести осадку труб. Время между удалением нагревателя и осадкой труб недолжно превышать 1-2 с, иначе происходит снижение прочности шва в результате быстрого охлаждения свариваемых поверхностей. При превышении давления осадки происходит чрезмерное выдавливание

оплавленного материала наружу и внутрь трубы, что ухудшает качество сварного соединения. Сваренный стык необходимо выдерживать под давлением до полного затвердевания материала, так как перемещение концов труб сразу после сварки может привести к созданию в стыке дополнительных внутренних напряжений. Циклограмма прилагаемого давления показана на рис.3, б. Оставшийся после сварки на инструменте расплавленный материал необходимо удалить при помощи скребков, металлических щеток и ветоши. О высоком качестве сварного соединения свидетельствует образование двойного плавно скругленного валика грата равномерной по всему периметру шва толщины (рис.4).

Лекции

Лабораторные

Справочники

Эссе

Вопросы

Стандарты

Программы

Дипломные

Курсовые

Помогалки

Графические

Доступные файлы (1):

Сварка пластмасс.doc

2. Схема электрической горелки……………………………………. 5

3. Сварка нагретым инструментом.

Сварка экструдируемой присадкой………………………………. 6

4. Сварка излучением.

Сварка нагретым клином……………………………………………7

5. При прессовой сварке………………………………………………8

8. Сварка ультразвуком ………………………………………………11

9. Схема получения труб методом экструзии

Схема получения тонких плёнок раздувом……………………….12
10. Библиографический список……………………………………….13
2
Введение.

Развитие сварки пластмасс в СССР началось я 60-е годы; в последние годы освоена сварка основных термопластов, применяющихся для изготовления изделий и конструкций различного назначения. Значительная работа проведена в области механизации и автоматизации процессов сварки, разработаны и применены новые способы сварки. Теоретической основой для научной разработки оборудования и технологии сварки пластмасс стали исследования механизма образования сварных соединений материалов на основе полимеров. Первые фундаментальные исследования механизма образования сварных соединений из термопластов были выполнены советскими специалистами под руководством проф. С. С. Воюцкого. а затем развиты в работах других исследователей. В настоящее время организованы десятки специализированных участков и цехов, где успешно применяются наиболее эффективные способы сварки, а сама сварка стала важным и самостоятельным технологическим процессом. В значительно меньших объемах, чем сварка, при изготовлении изделий и конструкций из пластмасс применяется склеивание. Эффективны клеевые соединения при строительстве трубопроводов из поливинилхлорида и конструкций из листовых стеклопластиков.

Производительность применяемых в настоящее время способов сварки пластмасс, а значительной степени может быть повышена за счет механизации и автоматизации вспомогательных операций, а также за счет совершенствования сварочного оборудования.

Основными направлениями зкономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на nepuод до 2000 годa поставлена задача увеличить применение в машиностроении прогрессивных конструкционных материалов — проката из низколегированной стали, гнутых, фасонных и точных профилей, металлических порошков и пластмасс.

Заключительным этапом при изготовлении изделий и конструкций из пластмасс является сборка. Доля затрат на ее выполнение может составлять от 30 до 70% общей стоимости производства изделий и конструкций. Я связи с этим развитие различных способов соединения пластмасс, среди которых наибольшее применение нашли сварка и склеивание, имеет большое народнохозяйственное значение.

Термопластичен. При нагревании размягчается - можно вытянуть нити. Горит, синим пламенем, при этом плавиться, и образует капли. Пластичен, эластичен, прочен, тонкие пленки прозрачные, не пропускают ультрафиолетовые лучи; обладает электроизоляционными свойствами, устойчив к действию щелочей любых концентраций, органических кислот, концентрированной соляной и плавиковой кислот; сравнительно стоек к радиоактивным излучениям. При t 0 выше 80 0 C растворяется в алифатических и ароматических углеводородах и их галогенопроизводных.

Идет на изготовление пленок, труб, профилированных изделий, изоляции проводов и кабеля, емкостей, гальванических ванн, санитарно-технических изделий, волокон и др., широко применяется в различных областях техники, сельском хозяйстве и быту.

Применяется для производства искусственной кожи, плащей, клеенки, труб, изоляционного материала для электрических проводов, стройматериалов.

Используют для изготовления предметов бытовой техники и домашнего обихода, упаковки, игрушек, фурнитуры, пленки, для получения пенопластов.

Используется в транспортном машиностроении, авиационной и светотехнической промышленности, строительстве и архитектуре, приборостроении, для изготовления вывесок и реклам, бытовых изделий и др.

на рис. 1. Воздух под давлением со скоростью 25….30 м/с проходит через многоканальную трубку 4 с расположенной на ней (или в ней) спиралью 5 выходит через наконечник 2 и сменное сопло 1. Имеется возможность регулирования скорости подачи воздуха и рабочей температуры выходящего из сопла газа.

Рис. 1. Схема электрической горелки для сварки пластмасс:

1- сменное сопло; 2- наконечник; 3- кожух;

4- многоканальная трубка; 5- спираль.

Рис. 2. Электронагревательный инструмент для стыковой сварки:

1 – нагревательная плита; 2 – ТЭН; 3 – терморегулятор; 4 – корпус;

5 – рукоятка; 6 – кабель питания.
Сварка экструдируемой присадкой.

Поэтому способу сваривают стыковые или нахлёсточные соединения большой протяжённости с использованием экструдируемого присадочного материала. Этот материал обычно имеет круглое сеченье. Предварительный подогрев свариваемых кромок позволяет на 20 – 30 0 С снизить температуру присадочного материала по сравнению со сваркой без предварительного подогрева соединяемых поверхностей.

По наиболее типовой схеме присадочный материал непрерывно поступает из экструдера в зону соединения, где отдаёт своё тепло соединяемым поверхностям и вместе со свариваемыми деталями проходит между обжимными роликами (рис. 3)

Рис. 3. Сварка расплавом, получаемым экструзией:

1 – экструдер; 2 – расплавленный присадочный материал; 3 – свариваемые плёнки;

4 – прижимные ролики; 5 – сваренный материал. 6

Сварка излучением подразделяется на сварку инфракрасным излучением (ИК - излучением), световыми лучами и лазерным излучением.

Отличительными особенностями сварки излучением являются отсутствие при нагреве прямого контакта между поверхностью излучателя и нагреваемой поверхностью; возможность в широких пределах управлять режимами нагрева, изменяя мощность излучения и поглощающую способность облучаемого материала.

При сварке излучением могут облучаться соединяемые поверхности или поверхности, которое являются наружными по отношению к сварочной зоне (рис. 4.)

Рис. 4. Способы сварка полимерных материалов излучением:

а – подвод излучения к наружной по отношению к сварочной зоне поверхности;

б – подвод излучения к соединяемым поверхностям;
1 – источник излучения; 2 – свариваемый материал; 3 – прижимной ролик; 4 – прокладка;

5 – прозрачная для излучения опора.

Сварка нагретым клином применяется преимущественно для получения нахлёсточных соединений плёнок из термопластов, а также стыковых соединений с накладкой. При этом способе свариваемые поверхности соединяемых плёнок разогреваются до температуры вязкотекучего состояния с помощью клиновидного нагревательного инструмента, входящего в щель между двумя плёнками, после чего плёнки сжимаются по местам сварки с помощью валиков или роликов, которые одновременно перемещают свариваемые изделия и охлаждают сварной шов (рис. 5).

Рис.5. Схема сварки нагретым клином нахлёсточных соединений плёнок:
1 – свариваемые плёнки; 2 – клиновидный нагревательный инструмент; 3 – прижимной ролик; 7

4 – сварной шов; 5 – транспортирующий ролик.

При прессовой сварке, как правило, используют нагретый инструмент с большей теплоёмкостью (в последнее время начали применяться малоинерционные ленточные нагреватели), а сварка осуществляется шаговым способом на специальных прессах, позволяющих создавать необходимое сварочное давление.

Рис. 6. Схема прессовой сварки с нагревательным инструментом без охлаждения (а) и с охлаждением (б) боковых зон шва:

1 – нагреватель; 2 – теплоизоляционная пластинка; 3 – разделительная прокладка;

4 – свариваемые изделия; 5 – охлаждаемый элемент.

Типы швов и размеры конструктивных элементов должны определяться, исходя из толщины материала, типа армировки, типа и толщины полимерного покрытия, величины исходной межслоевой прочности полимерного покрытия и армирующей основы, технических требований к соединениям.

Рис. 7. Схема термоимпульсной сварки полимерных плёнок:

1 – плёнки; 2 – нагреватель; 3 – тепло и электроизоляция; 4 –антиадгезионная прокладка;

5 – подвижная губка; 6 – эластичная подложка; 7 – неподвижная гибкая; 8 – сварной шов.

Роликовая сварка (рис. 8) применяется для соединения полимерных плёнок при необходимости получения непрерывного шва значительной протяжённости.

Рис. 8. Схема роликовой сварки с односторонном нагревом:
1 – свариваемые плёнки; 2 – прижимной ролик; 3 – сварной шов; 4 – нагретый ролик.
Для ручной сварки неармированных полимерных плёнок предназначен ролик

ВНИИСТ-3 (рис. 9)
Рис. 9. Ролик ВНИИСТ-3 для ручной сварки плёнок:
1 – нагревательная спираль; 2 – подвижный диск;

3 – неподвижный диск; 4 – несущая вилка с осью;

Основное соединение плёнок – нахлёсточное. Возможны и другие конструкции соединений, применяемых в основном для армированных плёнок

( рис. 10).

Рис. 10. Типы соединений плёночных материалов при прессовой сварке:
а – нахлёсточное; б – нахлёсточное с одной накладкой; в – нахлёсточное с двумя накладками;

г – стыковое с накладками; д – стыковое с двумя накладками; е – рантовое; ж – рантовое с накладкой.
9

Рис. 11. Сварочный аппарат установки ПЭСУ-2000:

1 – электродвигатель экструдера;

2 – загрузочная воронка; 3 – шнек;

4 – цилиндр; 5 – датчик температуры;

6 – насадка; 7 – электронагреватель; 8 – упор; 9 – редуктор экструдера; 10 – шарнир;

12 – подпружиненная пластина с прорезями; 13 – редуктор тележки;

14 – электродвигатель тележки;

15 – захват с направляющей; 16 – ручка;

17 – щиток управления; 18 – тумблер.
Сварка плёнок машиной ПСМ-1 должна производиться на ровном и жёстком основании с помощью направляющей планки, устанавливаемой вдоль сварного шва и служащей для перемещения машины в процессе сварки.

Сварка ленточная.

Применение нагревательного инструмента в форме лент даёт возможность охлаждать свариваемое изделие в процессе сварки перед снятием давления, для этого последняя зона, через которую проходит материал, снабжается охлаждающим устройством (рис. 12), что значительно повышает качество и производительность сварочных работ.

Рис. 12. Схема ленточной сварки полимерных плёнок с двусторонним подогревом:

1 – свариваемые плёнки; 2 – стальная лента; 3 – нагреватель;

4 – охлаждающее устройство; 5 – сварной шов.

Рис. 12а. Сварочный полоз УСП-9:

1 – клемма; 2 – ролик; 3 – тумблер; 4 – металлическая лента; 5 – рукоятка;

6 – регулировочная гайка; 7 – корпус; 8 – пружина; 9 – электрокабель.

При сварке пластмасс ультразвуком (рис. 13) свариваемые материалы 2 зажимаются между подвижной опорой 1 и концом волновода – конденсатора 3. Сварка происходит в момент подключения обмотки вибратора 4 к ултразвуковому генератору 5. Придав наконечнику волновода – конденсатора соответствующую конфигурацию, можно производить контурную сварку, в том числе и в труднодоступных местах.

Рис. 13. Основной узел ультразвуковой сварочной машины

1-подвижная опора; 2- свариваемые материалы;

3- волновод-конденсатор; 4-вибратор;

5- ультразвуковой генератор
Для сварки пластмассовых труб в трассовых условиях могут также применяться: механизированные установки.

Рис. 14. Установка УСТТ – 110 для стыковой сварки пластмассовых труб:

а – центратор; б – блок управления с нагревательным инструментом;

1 – рычажная система; 2 – индикатор давления; 3 – манометр; 4 – зубчатый сектор;

5 – зажимной винт; 6 – верхняя откидывающаяся полуобойма;

7 – нижняя фиксированная полуобойма; 8 – направляющая; 9 – торцующее устройство;

10 – захват для зажима соединительных деталей; 11 – упорный кронштейн; 12 – рама;

13 – неподвижные зажимы; 14 – подвижный зажим;

15 – блок управления; 16 – нагревательный инструмент; 17 – кассета.
11

Рис. 15. Схема получения труб методом экструзии:

1-охлаждающее устройство; 2- калибрующий мундштук;

Для получения тонких плёнок используют метод раздува горячей цилиндрической заготовки, поступающей из экструдера или щелевой головки (рис 16). Внутрь трубчатой заготовки подаётся под определённым давлением сжатый воздух, деформирующий её во всех направлениях до определённой толщины, плёнка отверждается на воздухе, обжимается валками и поступает на приёмный барабан. Для изготовления многослойных и армированных плёнок применяют метод соэкструзии, при котором используется несколько шнековых экструдеров, работающих на одну общую рабочую головку.

Рис. 16.Схема получения тонких плёнок раздувом:
1- бункер; 2- шнековый экструдер; 3- щелевая головка; 4- плёнка; 5- бесконечная лента;
6- обжимные валики; 7- приёмный барабан.
12

Содержание
1. Введение
2. Сварка пластмасс и ее разновидности ……………………………………………………….1
3. Сварка газовым теплоносителем с присадкой и без присадки……. 2
4. Сварка экструдируемой присадкой……………………………………………………………2
5. Контактно-тепловая сварка оплавлением…………………………………………………3
6. Контактно-тепловая сварка проплавлением…………………………………………….3
7. Сварка в электрическомполе высокой частоты……………………………………….4
8. Сварка термопластов ультразвуком……………………………………………….…………4
9. Сварка пластмасс трением…………………………………………………………………………5
10. Сварка пластмасс излучением…………………………………………………………………..6
11. Библиографический список……………………………………………………………..………..7

Введение
Пластические массы (пластмассы и пластики) - материалы на основе природных или синтетическихполимеров, способные под влиянием нагревания и давления формироваться в изделия сложной конфигурации и затем устойчиво сохранять приданную форму.

Пластмассы являются весьма перспективным конструкционным материалом. Их используют не только как заменители металлов, не и как самостоятельный материал для различных изделий, обладающих многими положительными качествами.

Изготовление пластмассовых конструкций, какправило, менее трудоёмко и энергоёмко, чем из других материалов. Они с успехом заменяют конструкции из легированных сталей, драгоценных металлов, бетона и дерева, позволяя тем самым экономить промышленно важные материалы.

Сварка
Соединение пластмасс между собой может осуществляться механическим путем с помощью болтов, заклепок, склеиванием, растворением с последующим высыханием, а также припомощи сварки. Из перечисленных способов соединения только при помощи сварки можно получить соединение без инородных материалов, а также соединение, которое по свойствам и составу будет максимально приближено к основному материалу. Поэтому сварка пластмасс нашла применение при изготовлении конструкций, к которым предъявляются повышенные требования к герметичности, прочности и другим свойствам.
Процесссварки пластмасс состоит в образовании соединения за счет контакта нагретых соединяемых поверхностей. Он может происходить при определенных условиях:
1. Повышенная температура. Её величина должна достигать температуры вязкотекучего состояния.
2. Плотный контакт свариваемых поверхностей.
3. Оптимальное время сварки — время выдержки.
Также следует отметить, что температурный коэффициентлинейного расширения пластмасс в несколько раз больше, чем у металлов, поэтому в процессе сварки и охлаждения возникают остаточные напряжения и деформации, которые снижают прочность сварных соединений пластмасс.
На прочность сварных соединений пластмасс большое влияние оказывают химический состав, ориентация макромолекул, температура окружающей среды и другие факторы. Применяются различныевиды сварки пластмасс:
12. Сварка газовым теплоносителем с присадкой и без присадки
13. Сварка экструдируемой присадкой
14. Контактно-тепловая сварка оплавлением
15. Контактно-тепловая сварка проплавлением
16. Сварка в электрическом поле высокой частоты
17. Сварка термопластов ультразвуком
18. Сварка пластмасс трением
19. Сварка пластмасс излучением
20.Химическая сварка пластмасс
Как и при сварке металлов, при сварке пластмасс следует стремиться к тому, чтобы материал сварного шва и околошовной зоны по механическим и физическим свойствам мало отличался от основного материала. Сварка термопластов плавлением, как и другие методы их переработки, основана на переводе полимера сначала в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее состояние и возможна лишь в том случае,если свариваемые поверхности материалов (или деталей) могут быть переведены в состояние вязкого расплава. При этом переход полимера в вязкотекучее состояние не должен сопровождаться разложением материала термодеструкцией.
При сварке многих пластмасс выделяются вредные пары и газы. Для каждого газа имеется строго определенная предельно доступная его концентрация.

Читайте также: