ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сварка нагретым инструментом прямым нагревом из "Соединения деталей из полимерных материалов " Сварка нафетым инструментом прямым нагревом выполняется путем одновременного или последовательного нагрева материала в зоне шва. Сварка при одновременном нагреве всей поверхности шва широко применяется при стыковке труб, профилей, плит и фасонных деталей из термопластов, а поэтому часто встречается под названием сварка нагретым инструментом встык. Сварка встык армированных волокнами термопластов и не только рассматриваемым методом не позволяет реализовать свойства ПМ в соединении. По данным фирмы DuPont, относительная прочность стыкового соединения, например, армированного стекловолокном ПА 66 обратно пропорциональна содержанию наполнителя. Из-за отсутствия волокон, пронизывающих соединяемые поверхности, она может составлять всего 50%. [c.358] Сварка нагретым инстр ентом встык включает в себя следующие основные стадии оплавление и нагрев соединяемых поверхностей в результате их контакта с нафетым инструментом и образование соединения, которые во времени разделены (технологической) паузой (рис. 6.13). Стадия образования соединения включает, в свою очередь, три последовательных процесса [116] течение расплава, во время которого происходит наибольшее изменение длины детали и формирование сварочного наплыва собственно процесс сварки, при котором детали благодаря деформации и релаксации так плотно подгоняются друг к другу, что в результате действия сил притяжения сохраняется прочное соединение процесс охлаждения, сопровождаемый усадкой материала. [c.358] Сварка труб является, пожалуй, самым крупнотоннажным сварочным производством, и не случайно теоретические основы технологии сварки нагретым инструментом разработаны для процесса сварки труб. Качество швов при сварке встык зависит от большого числа различных факторов [117]. [c.358] Воспроизводимости свойств сварных швов особенно при соединении толстостенных труб большого диаметра достигают путем обеспечения одинакового качества соединяемых поверхностей. Обеспечить последнее можно тщательным контролем состояния кромок деталей и в случае необходимости их подготовкой. Наибольшее осевое смещение стыкуемых кромок после подготовки к сварке должно быть меньше 1/10 толщины деталей, а остаточный зазор между поверхностями 0,3-0,5 мм. Поверхности должны быть чистыми, не должны быть увлажнены. Повышенная влажность ПМ особенно сказывается при сварке деталей из ПА и ПЭФ. Чрезмерное увлажнение приводит к образованию пор в зоне шва, ускоряет оксидирование полимера и в итоге может вызвать снижение прочности соединения более чем на 50%. В связи с этим рекомендуется детали, например, из ПА 66 сваривать сразу же после их формования или подвергать сушке до содержания влаги ниже 0,2%. [c.360] Основными параметрами технологического процесса сварки встык являются стадия оплавления и нагрева продолжительности и оплавления и нагрева (без давления), давлениеипри оплавлении и нагреве стадия паузы стадия обазования соединения р , t . [c.360] Большое количество экспериментальных данных привело к выпуску нормалей, номограмм, справочников, позволяющих выбрать режимы сварки различных термопластов, обеспечивающие достижение прочности шва, близкой к прочности основного материала. При этом обычно даются усредненные значения режимов, соответствующее сочетание которых обеспечивает высокое качество соединения. Этим, видимо, и объясняется тот факт, что имеющиеся в литературе рекомендации относительно выбора режимов сварки нагретым инструментом встык сильно отличаются друг от друга [123]. [c.362] Понижение может привести к снижению прочности соединения, которая в свою очередь не снижается при превышении Более низкие значения могут быть компенсированы более длительным нагревом. [c.362] С момента приведения деталей в контакт с инструментом начинается быстрый подъем температуры соединяемой поверхности, граничащей с ним. Скорость подъема температуры в начальный момент нагрева больше 10°С/с и может достигать 80-100 °С/с [122, с. 26], Во время последующего нагрева скорость подъема температуры снижается до 2-3 °С/с. При заданных температурах и заданном максимальная глубина зоны расплава Lg может быть найдена с помощью кривой на рис. 6.15. [c.362] Знание распределения температуры в зоне шва, от которой зависят структурные изменения в материале и связанное с этим изменение свойств, является предпосылкой управления качеством сварного соединения. [c.362] Опытным путем установлено, что температура на соединяемых поверхностях через 20-40 с становится весьма близкой к и тем быстрее, чем ниже [122, с. 26 126]. Этот факт объясняют более интенсивным выдавливанием материала с большим теплосодержанием из зоны контакта его с нагретым инструментом в случае, когда последний имеет более высокую температуру. [c.363] Подтверждают правильность этого объяснения данные, приведенные на рис. 6.16 [116], а также экспериментальная проверка расчетов [125]. [c.363] Сварка труб проводится в различных климатических зонах, и так как условия окружающей среды влияют на начальную температуру деталей и теплоотвод из зоны щва, то не учитывать эти условия при выборе тепловых режимов сварки нельзя. В летнее время разница между температурами освещенной солнцем стороны трубы и затененной стороны может составлять 20-30°С, а допустимая разница между отдельными участками, равная 6°С, при охлаждении этой трубы после размещения солнцезащитного экрана устанавливается в зависимости от погодных условий лищь за время 5 мин [122, с. 28]. [c.364] Одним из способов обеспечения требуемого качества сварных соединений при сварке в зимних условиях является изменение режима нагрева. [c.364] Эксперименты по сварке, в которых использовали соответствующим образом скорректированные режимы, показали [122, с. 29], что понижение температуры окружающего воздуха до -20 °С практически не влияет на качество сварных соединений ПЭ. [c.365] Насколько воспроизводятся тепловые режимы, заданные расчетом или найденные в предварительных экспериментах, во время сварки труб при различных условиях окружающей среды можно судить, применяя специально разработанную термографическую приставку к сварочному аппарату [122, с. 29]. Эта приставка, включающая термочувствительную ленту, которая укладывается по окружности трубы на участке нагрева и изменяет свой цвет при достижении определенной температуры, позволяет визуально наблюдать за перемещением температурного фронта по поверхности трубы. Термограмма может быть использована как документ, с учетом которого дается заключение о качестве сварного шва. [c.365] Повышается прочность сварных швов при переходе от плоского инструмента к профилированному и при высокотемпературной сварке [122, с. 32]. Использование профилированного инструмента позволяет расширить диапазон температур нагретого инструмента, при которых можно получить высокопрочное соединение. [c.368] С помощью размерного анализа эта функция может быть превращена в безразмерное отношение параметров. [c.370] Заданное значение равное обычно 0,15 МПа [122, с. 36], поддерживается в течение времени достаточном для образования равномерного наплыва высотой 0,5-1,5 мм в зависимости от толщины стенки [121]. При сварке профилированным инструментом должно быть достаточно для оформления профиля на всю высоту зубьев. [c.370] Вернуться к основной статье