ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сварка нагретым инструментом из "Сварка пластмасс " Первый патент на сварку термопластических материалов нагретым инструментом был выдан в Швейцарии в 1933 г. (швейцарский патент 161620). В патенте описывалось соединение термопластических пленок (в частности, целлюлозно-ацетатных) с помощью нагревания и давления. [c.82] Впервые сварка труб в стык с помощью нагретого инструмента явилась результатом работ немецкого специалиста Хеннинга и была осуществлена в Германии в 1942 г. Известно, что в период второй мировой войны путем сварки нагретым инструментом в Германии производилось соединение труб больших диаметров. Кроме того, усовершенствование в период войны аппарата Пфаффа для шовной сварки позволило осуществлять сварку листов поливинилхлорида путем размягчения краев нагретым лезвием и последующим сжатием их прокаткой роликами. Этот процесс широко применялся в Германии для изготовления изделий из пластифицированного поливинилхлорида [17]. [c.82] Сварка нагретым инструментом листов и соединение нагреванием пленок в сущности одинаковы. В обоих процессах для доведения пластмасс до температуры сплавления используется нагретый инструмент. Для того чтобы нагреть поверхности соединяемых пластмассовых материалов, они контактируются с нагретой металлической пластинкой или другим инструментом и выдерживаются в таком положении до тех пор, пока полностью не расплавятся. Как только соединяемые поверхности материала достаточно размягчатся, их удаляют с нагревательных пластин (иногда удаляют нагреватель), свариваемый материал быстро соединяют, плотно зажимают в требуемом положении и выдерживают до тех пор, пока расплавившийся материал не охладится и не образует прочное соединение. [c.82] необходимое для размягчения поверхности материала нагретым инструментом, может быть самым различным, однако наилучшие результаты удалось получить при выдержках в интервале порядка 4—10 сек. и при рекомендуемом режиме давления и температуры. В процессе сварки давление между двумя размягченными поверхностями термопластичного материала должно быть достаточным, чтобы вытеснить пузырьки воздуха и плотно сжать свариваемые поверхности. Одним из важнейших факторов при получении всесторонне качественных швов является время, проходящее между удалением расплавленных деталей с горячей пластины и их соединением для образования шва. Незначительное превышение этого времени в данной операции допустимо, однако прочность шва будет меньшей, если интервал времени между снятием нагретого материала и его сжатием увеличится. Время, затрачиваемое на эту операцию, должно быть в пределах одной секунды и даже меньше. [c.83] Давление на размягченные края листов, соединенных методом сварки нагретым инструментом, способствует образованию валика. Затем заготовка охлаждается и если сваренный материал предназначается для использования без последующего формования, то валик удаляется путем зашлифовки, а весь сваренный участок полируется. Однако, если сваренный лист должен повторно нагреваться для последующего формования, валик не зашлифовывается, так как зашлифовка валика может привести при повторном нагревании листа к образованию на месте валика вмятины. Очертания валика можно сгладить, если после сварки зажать соединение между жесткими пластинами. [c.83] Основным недостатком сварки нагретым инструментом является то, что для такого метода сварки необходимо применение крупногабаритного оборудования. Например, сварку в потолочном положении очень неудобно выполнять при использовании того оборудования, которое необходимо для сварки нагретым инструментом. [c.83] Металлические поверхности, применяемые при рассматриваемом способе сварки, могут нагреваться несколькими способами. Поверхность может быть нагрета электричеством (что наиболее распространено), паяльной лампой или горячим паром. Требуемые температуры нагрева обычно высоки и источником напряжения для нагрева металлических поверхностей может быть использована вторичная обмотка трансформатора. [c.84] Напряжение и ток, необходимые для получения требуемой температуры, зависят от размера и формы нагревающей поверхности, которые в свою очередь зависят от размеров и формы свариваемых соединений. Так, например, в типичном случае нагреваемая поверхность размерами 762 х 51 мм, толщиной 1,52 мм нагревается электрическим током до 348,8° от мощного трансформатора, имеющего напряжение 220 в на первичной обмотке и 3 е при токе 450 а на вторичной обмотке. Необходимо тщательное регулирование температуры нагрева поверхности, используемой для разогревания свариваемых деталей, в связи с чем для регулирования напряжения, подаваемого на мощный трансформатор, следует применять различные автотрансформаторы. Кроме того, чтобы постоянно контролировать температуру нагревающей пластины, к ней должен быть подсоединен пирометр. [c.84] Помимо описанного выше метода, торцовая сварка полиэтиленовых труб может быть осуществлена с помощью нагревательного элемента, изготовленного из проволоки, имеющей высокое электрическое сопротивление. Следует заметить, что концы труб при их нагревании должны закрепляться как можно ближе к нагревателю, однако непосредственно не соприкасаться с ним. Температура нагревательной пластины должна постоянно поддерживаться достаточно высокой для быстрого размягчения материала, однако не следует допускать ее перегрева. Для предотвращения прилипания термопластов к нагретой металлической поверхности были опробованы различные смазки такие, как стеараты металлов, различные сорта воска и смазочных масел. Хотя такие смазки и эффективны для предохранения от прилипания пластмассы к поверхности, шов обычно бывает ослаблен за счет присутствия в нем упомянутых смазок, вследствие чего их широкое применение не рекомендуется. [c.86] Помимо оборудования, необходимого для нагревания и сварки пластмасс, требуется также и вспомогательное оборудование. В состав такого оборудования входят шкафы для предварительного подогрева, машины для формования труб, специальное сварочное оборудование для выполнения швов большой длины, генераторы электрического тока, ленточные пилы, шлифовальные круги, малогабаритные нагревательные шкафы для подогрева инструмента, гибочные прессы, пилы для угловой распиловки материала и верстаки к ним, а также различные зажимные приспособления и всевозможное вспомогательное оборудование. На фиг. 48 представлена схема типового цеха сварки пластмасс нагретым инструментом. [c.86] Наиболее подходящими температурами для сварки нагретым инструментом являются температуры от 204,4 до 343,3°. Выбор температуры, требующейся для сварки какой-либо определенной пластмассы, может быть сделан путем определения, при какой температуре происходит полное сплавление свариваемых поверхностей пластмассы в течение 10 сек. [c.86] При сварке с помощью горячей пластины пластмассы саран, напротив, нагревательная поверхность должна быть отполирована и покрыта никелем для того, чтобы предотвратить коррозию металла плиты в результате разложения прилипшей к ней смолы. Для сварки поливинилхлорида нагревательная поверхность также должна быть покрыта каким-либо предохраняющим металлом. Хорошие результаты дает, например, покрытие толстым слоем никеля. Температура нагревающей плиты при сварке пластмассы саран должна быть не ниже 260° это необходимо для быстрой сварки шва без нарушения структуры материала. Время, требующееся для расплавления, колеблется в различных пределах, однако соприкосновение свариваемых поверхностей приблизительно в течение 10 сек. дает наилучшие результаты. Для получения хороших результатов давление на свариваемые поверхности в процессе их сплавления должно быть в пределах 0,42—0,56 кПсм . [c.87] При сварке акриловых смол максимальной является температура сварки порядка 315,5—348,8°. Если температуры будут значительно ниже указанных, прочность сварных швов будет значительно ниже прочности основного материала. Повышение температуры выше указанного предела приводит к подгоранию полимера. [c.87] Для сварки различных пластмасс методом нагревания важно точно установить момент достаточного нагрева. Так, при сварке метилметакрилата материал необходимо удалить от нагревательной плиты сразу же, как только появляется густой дым. При соединении двух свариваемых поверхностей необходимо, чтобы из промежутка между ними выделилось как можно больше расплавленного материала. Это необходимо для того, чтобы удалить из зоны шва посторонние примеси и газовые пузырьки. Швы хорошо выполнены, если искажение незначительно и линия в том месте, где произошла сварка материала, слабо заметна. При сварке акриловых смол происходит их частичная деполимеризация в жидкий мономер, что в достаточной степени размягчает поверхность и обеспечивает хороший контакт свариваемых поверхностей в месте их соединений. Для всех видов сварки нагретым инструментом требуется обеспечивать точное совпадение свариваемых поверхностей, для чего необходимо соблюдать их точное фиксирование с помощью регулируемых при установке направляющих реек или специальных столов. [c.87] Накопленный к настоящему времени хотя и небольшой опыт показывает, что полипропилен можно также сваривать, применяя почти те же температуры и то же давление, которые необходимы для сварки нагреванием линейного полиэтилена. При соблюдении требуемых параметров режима сварки полипропилена нагретым инструментом удается получить соединения высокой прочности. [c.87] Нагревательная пластина должна быть несколько шире, чем толщина свариваемых листов. Если пластина нагревается недостаточно, то произойдет неполное сплавление поверхностей и, следовательно, образуется непрочная связь. Рекомендуется часто производить проверку температуры нагревательной пластины или плиты. В тех случаях, когда производится сварка листов больших размеров, для создания достаточного давления рекомендуется применять ручные винтовые зажимы. Чтобы нагревательная пластина не загрязнялась, ее необходимо очищать после каждого применения. [c.88] Листы пластмассы, сваренные нагретым инструментом, широко применяются для изготовления различного оборудования, трубопроводов прямоугольного и круглого сечения, и в особенности для оборудования и трубопроводов из линейного полиэтилена. [c.88] Сварка нагретым инструментом применима для пластмассовых труб всех размеров. При сварке труб диаметром более 50,8 мм желательно применять какой-либо вид тисков или опор, чтобы сохранить ровное положение трубы во время сварки. [c.88] Для сварки труб из линейного полиэтилена и из пластмассы саран разработано несколько методов. Тип соединения обычно выбирается в зависимости от специфических условий работы установки. Имеется несколько типов специальных зажимных приспособлений для сварки целого трубопровода. Концы соединяемых труб должны иметь ровные срезы, чтобы избежать возможных дефектов в результате внутреннего оплавления. После того как концы труб подготовлены, они нагреваются путем непосредственного контакта их с нагретым инструментом или выдерживанием в течение некоторого времени на определенном расстоянии от поверхности, нагретой до высокой температуры. В последнем случае между концом трубы и горячей поверхностью следует сохранить промежуток от 1,58 до 3,17 мм величина этого промежутка должна быть строго постоянной. [c.89] При стыковой сварке труб из линейного полиэтилена концы труб подготовляются к сварке путем их ровной обрезки без скоса, так как наличие скоса обычно ослабляет соединение. Концы свариваемой трубы подносятся к нагретой до 482° металлической пластине на расстояние 3,2 мм. [c.89] Вернуться к основной статье