17.1. Сварка

17.1. Сварка
Из разнообразных определений что такое сварка пластмасс, на наш взгляд наибо¬лее понятным и соответствующим технологии процесса является следующее. Свар¬ка — способ монолитного скрепления деталей посредством соединения их расплав¬ленных участков. При сварке происходит взаимодиффузия молекулярных цепей или их участков в поверхностные слои оплавленных деталей. Таким образом, процесс сварки состоит из двух основных операций: энергетического воздействия на соеди¬няемые изделия в целях резкого повышения подвижности молекулярных цепей и последующего сдавливания соединяемых деталей для формирования монолитною сварного шва.
Энергетическое воздействие может быть тепловым, ультразвуковым, высокочас¬тотным и электромагнитным. Силовое давление или так называемое давление свар¬ки определяется реологическими особенностями соединяемых полимеров, то есть прежде всего вязкостью расплавов, и не должно приводить к выдавливанию распла¬вов из зоны сварного шва. Оно колеблется в сравнительно узких пределах и состав¬ляет 0.05-0,1 МПа.
Из определения следует, что сваркой получают изделия в основном из термопла¬стов. В зоне сварки термопласт находится преимущественно в состоянии расплава.
Поэтому технологические особенности сварки существенно зависят от термоста-бнлыюсти полимеров. Чем меньше термостабнлыюсть, тем сложнее процесс свар¬ки. Лучше всего свариваются ПЭНД, ПЭВП, ПП, СЭВА. ПС, УПС, АБС-пластик,
труднее — ПВХ. ПА. ПК. ПЭТФ. Весьма непросты процессы сварки термостойких пластиков ПСФ.ПИ.ПИА.
В настоящее время наибольшее распространение получила сварка с использова¬нием тепловой анергии и давления. При прямом нагреве соединенные детали непо¬средственно контактируют со сьемным нагревателем. Разновидности сварки прямым нагревом приведены на рис. 17.1. Отметим, что в связи со значительным расширени¬ем производства и применения труб из полимерных материалов стал весьма шн|юко применяться и метод, показанный на рис. 17.1. б. Его недостатки: образование грата внутри трубы, что ухудшает условия транспортировки рабочею тела, деструкнион-вые процессы в полимере на границе с нагревателем; СЛОЖНОСТЬ точною контроля температуры и давления i парки (давления осадки). Перечисленные изъяны могут привести к снижению прочности стыкового шва по сравнению с основным материа¬лом, Ориентировочные значения режимов стыковой сварки пластмассовых труб при¬ведены в табл. 17.1 и 17.2.
Недостатки сварки с односто¬ронним или двухсторонним нагре¬вом состоят в том, что зона сварно¬го шва отделена от на1ревателя са¬мой пленкой, и вследствие низкой теплопроводности полимера тем¬пература в ней ниже, чем па рабо¬чей поверхности контакта С нагре¬вателем. Для устранен!от зтого недо¬статка применяют сварку с термокли¬ном (рис. 17.3). Свариваемые пленки укладываются внахлест и между ними piicполагается неподвижный нагретый наконечник клина, кон¬тактирующий со свариваемыми по¬верхностями. Сварной шов образу¬ется за счет прижатия роликов, пере¬мещающих пленку. 11ри толщине ме¬нее 150 мкм пленки прогреваются по всей толщине и не прилипают к поверхности
прижимных РОЛИКОВ.
Сварка горячим газом используется для соединения толстостепных изделий:. Сва¬рочный пластмассовый пруток нагревается горячим воздухом, подаваемым из сва¬рочной горелки, до оплавления поверхности полимера. Обычно пруток выбирают из того же материала, что и спариваемые изделия. Часто используют прутки с добавками пластификатора, Для сварки горячим газом выпускают прутки диаметром 2-6 мм, а также спаренные прутки в виде ленты сечением 2-3 мм.
Сварочная горелка (рис. 17.4)со-стоит из корпуса /. трубки подачи газа 2, нагревателя 3 и наконечни¬ка 4. Температура исходящего газа на 50-100 градусов превышает темпе¬ратуру плавления термопласта. Дав¬ление газа-теплоносителя устанав¬ливается в диапазоне 0,03-0,1 МПа, При сварке прутком диамет¬ром 3 мм давление и температура газа (давление на пруток — ЗМПа: расстояние от горелки до сварного шва — 6 мм) составляет:
При сиаркс положение сва¬рочного прутка и наконечника нагревателя по отношению к поверхности шва значительно
влияет па качество соедине¬ния. Лучшие показатели полу¬чают при угле наклона а - 90°. Увеличение или уменьшение угла наклона изменяет баланс
сил. действующих на пруток, и температуру его разогрева по отношению к нагреванию сое¬диненных изделий. Под пря¬мым углом располагают пруток
при сварке винипласта, ИМ МЛ и ПЭНП (рис. 17.5,«). При свар¬ке ПЭНП, пдастифинированно-ГО11 ИХ и 11о.тии;и)бугнленаугол а = 45°. Несложное приспособ¬ление, показанное на рис. 17.5.6", позволяет не только точно со¬блюдать значение угла наклона прутка, но и прикатывать обра¬зовавшийся шов, способствуя его упрочнению.
Экстру'.тонная сварка за¬ключается в непрерывном за¬полнении нагретой разделки расплавом полимера (рис. 17.6). а также для соединения пле¬вок и листов малой (до 3 мм) толщины (рис. 17.7).
Основными технологически¬ми параметрами экструзион-
НОЙ сварки являются: темпе¬ратура присадочного расплава, скорость формирования свар¬ного шва и давление на рас¬плав. Оптимальная скорость составляет 0,1-0,5 м/мнн; дав¬ление на расплав 0.05-0,6 МПа. Чем выше температура приса¬дочного расплава, тем меньше его вязкекть и, соответственно, меньше давление па расплав

Рис. 17.5. Схема сварки прутком