ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механизм сварки и свариваемость ПМ из "Соединения деталей из полимерных материалов " ПМ на основе линейных и разветвленных полимеров могут соединяться как по механизму сварки в расплаве, так и по механизму химической сварки. ПМ на основе полимеров пространственной структуры могут быть соединены лишь химической сваркой [44, с. 153]. [c.337] Сварка в расплаве осуществляется нагревом материала в зоне соединяемых поверхностей до вязкотекучего состояния или под воздействием растворителей. Обязательное условие сварки ПМ — приложение давления, являющегося движущей силой процесса формирования вязкого контакта поверхностей, преодолевающей действие поверхностных сил. [c.337] Правильность предположения, что сварка термопластов обусловлена диффузией макромолекул из одного слоя в другой, подтверждается тем, что качество соединения улучшается при создании условий, способствующих диффузии, то есть при увеличении температуры и продолжительности контакта [2, с. 22], введение в полимер пластификаторов и т. д. [2, с. 30]. Протекание диффузии можно установить по размытости границы раздела [59], с помощью меченых атомов, по равенству энергий активации процесса и диффузии макромолекул полимера [60] или процесса сварки и вязкого течения расплава полимера, по падению прочности соединения с увеличением плотности сетки ПЭ или степени ориентации ПП [61] и т. д. Возражения против диффузионной теории сводились главным образом к тому, что факты, которыми она оперировала, можно объяснить с позиций других теоретических положений [62, с. 21]. [c.341] Несовместимость полимеров препятствует их соединению сваркой в расплаве. Известно всего несколько пар полимеров, взаимно растворимых друг в друге в различных соотношениях [71,72] ПБА + нитроцеллюлоза, нитроцеллюлоза-ь полиакриловые полимеры, в том числе ПММА ПФО + ПС, ПММА ПВДФ. [c.341] При сварке разнородных фторсодержащих сополимеров прочность, сравнимая с прочностью одного из соединяемых материалов, достигается, если они содержат более 50% одинаковых звеньев [76]. Исключением являются материалы, включающие полностью фторированные звенья тетрафторэтилена и гексафторпропилена, когда содержание последних в сополимерах должно быть не меньше 90%. [c.342] С уменьшением молекулярной массы совместимость полимеров увеличивается [77], благодаря чему на границе раздела двух полимеров, молекулы которых достаточно подвижны, возможно протекание взаимной диффузии концевых сегментов. Следует отметить, что для образования переходного слоя обязательным является взаиморастворимость мономеров, из которых получены соединяемые полимеры. [c.342] Увеличить прочность соединений разнородных полимеров представляется возможным путем модифицирования свариваемых полимеров либо введением низкомолекулярных добавок [77], например, растворителей, общих для обоих полимеров [2, с. 168 78 79], либо привитой сополимеризацией [ 1, с. 366 78]. В качестве промежуточного слоя при сварке разнородных пластмасс можно использовать блок- или привитой сополимер [78], полученный привитой сополимеризацией мономеров, на основе которых получены свариваемые материалы. [c.342] Соединение с удовлетворительной прочностью получают с помощью присадочного материала, состоящего из смеси соединяемых полимеров [80, с. 164]. [c.343] Предположение о том, что соединение несовместимых (разнородных) термопластов сваркой возможно за счет перемещивания макрообъемов [70], скорее всего, является ошибочным. Полученное соединение, очевидно, будет устойчиво в эксплуатации лишь при температурах ниже температуры стеклования полимеров, когда разделение фаз сильно затруднено [71]. [c.343] Свариваемость термопластичного ПКМ в значительной мере зависит от свариваемости термопласта, являющегося матрицей для данного материала. В большинстве работ, посвященных изучению свариваемости наполненных или армированных термопластов, мало данных о влиянии наполнителей на процесс сварки. Частично это можно объяснить тем, что в исследованиях часто фигурировали термопласты с относительно небольшой объемной долей (до 10%) наполнителей, пленочные КМ или трубы, к прочности соединений которых высокие требования не предъявлялись. [c.343] При сварке тепловыми методами анизотропных термопластичных ПКМ следует учитывать изменение скорости нагрева в зависимости от направления подачи теплоты. [c.344] Поскольку при формовании деталей из наполненных термопластов на их поверхности образуется лишь тонкий полимерный слой, то уже априори свариваемость термопластичного ПКМ должна отличаться от свариваемости ненаполнен-ных термопластов. Эмпирически пришли к выводу, что менее дефектная граница контакта свариваемых поверхностей возникает при сварке ПКМ с ненаполненным термопластом. Эти данные и вывод о необходимости наличия достаточного слоя термопласта на поверхности свариваемого материала для обеспечения высокой прочности соединения [86-88] привели к заключению о целесообразности использования прокладок из ненаполненного полимера между соединяемыми поверхностями деталей из термопластичных ПКМ [84]. Такие прокладки оказались достаточно эффективными при сварке в расплаве новейших типов армированных волокнами термопластов [87, 89-91]. Подобно тому, как рост объемного содержания матрицы в ПКМ ведет к увеличению его межслоевой трещиностойкости, введение дополнительного количества термопласта в зону сварки способствует повышению трешиностойкости соединения. [c.345] Применение в качестве присадочного материала прослойки из ПЭИ более эффективно, чем использование прослойки из ПЭЭК, как в отношении снижения температуры Т сварки, так и повышения прочности соединения, в том числе при выполнении ремонтных работ с использованием различных методов сварки (рис. 6.6) [91]. [c.346] Сопоставляя термопластичные ПКМ на основе различных армирующих материалов (тканых, нетканых и нитепрошивных), установили, что армирующая основа, выполненная в виде сетки, с точки зрения свариваемости предпочтительнее других видов армировок, причем с увеличением вязкости расплава матрицы размеры ячеек армирующей ткани должны быть увеличены [86]. Так, при вязкости расплава полимерной матрицы от 10 Па-с и выше размеры ячеек сетки должны быть не менее 3 мм. Соблюдая такие рекомендации, получают материал с достаточно высоким значением межслоевой прочности и, как следствие, с высокой прочностью сварного соединения. Более высокую прочность сварного соединения при расслаивании обеспечивает гибридизация наполнителя в армированных пленочных материалах на основе ПВХ, проведенная таким образом, чтобы наружный слой из хлопковых и капроновых нитей в армирующей ткани состоял из хлопкового волокна. Прочность сварного соединения рассматриваемого материала, возрастает, как и следовало ожидать, после модифицирования ПВХ уретановым термоэластопластом, повышающим прочность сцепления покрытия с армирующей тканью. Влияние прочности сцепления матричного полимера с армирующей тканью на прочность сварного соединения обнаружили при изучении свариваемости ВЧ-методом материалов, предназначенных для автомобильных тентов. [c.347] Тепловая сварка по схеме давление-температура (см. рис. 6.1) применяется преимущественно для соединения тонкостенных деталей из ПКМ. С увеличением толщины деталей более 2 мм необходимо применять схему температура-давление. [c.348] При сварке в расплаве в результате необходимости перевода соединяемых материалов (в зоне шва) в вязкотекучее состояние создаются определенные трудности при получении высококачественных соединений как аморфных, так и кристаллизующихся термопластов. Так, охлаждение материала шва после сварки кристаллизующихся термопластов сопровождается перекристаллизацией полимера. При этом, как правило, кристаллические образования в материале шва и в основном материале различны [95-98], что неблагоприятно сказывается на эксплуатации конструкции в тяжелых условиях при перепаде температур, контакте с агрессивными средами и т. п. [c.348] Вернуться к основной статье