Сварка пластмасс

 

 

 

                                         Содержание.

 

 

 

1.  Введение…………………………………………………………….3

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

6.  Роликовая сварка……………………………………………………9

7.  Сварка ленточная…………………………………………………...10

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 в 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.

 

 

                                                                                                                 3  

Название пластмасс	Формула	Свойства	Применение
Полиэтилен	(-CH2-CH2)n	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 t0 выше 80 0C 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.
Полипропилен	(-CH2-CH-)n                         CH3	Термопластичен. Обладает свойствами высокой ударной прочности, высокой стойкости к многократным изгибам, низкой паро- и газопроницаемости; хороший диэлектрик, плохо проводит тепло, не растворяется в органических растворителях, устойчив к воздействию кипящей воды и щелочей, но темнеет и разрушается под действием HNO3, H2SO4 и хромовой смеси. Обладает низкой термо- и светостойкостью.	Из пропилена изготавливают волокна и пленки, сохраняющие гибкость при 100-1300 С, пенопласт, детали машин, профилированные изделия, трубы, различную арматуру, контейнеры, бытовые изделия и др.
Поливинилхлорид	(-CH2-CH-) n                         Cl	Термопластичен. При нагревании размягчается. Горит небольшим пламенем, образуя черный хрупкий шарик. При горении чувствуется острый запах. Достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Ограниченно растворим в кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородов. Устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, промышленных газов, бензина, керосина, жиров, спиртов. Стоек к окислению и практически негорюч, обладает невысокой теплостойкостью.	Применяется для производства искусственной кожи, плащей, клеенки, труб, изоляционного материала для электрических проводов, стройматериалов.
Полистирол	(-CH2-C)n C6H5	Термопластичен. Хороший диэлектрик, влагостоек, легко окрашивается и формуется, химически стоек, растворяется в ароматических и хлорированных алифатических углеводородах, физиологически безвреден, однако для полистирола характерны сравнительно низкая теплостойкость и значительная хрупкость.	Используют для изготовления предметов бытовой техники и домашнего обихода, упаковки, игрушек, фурнитуры, пленки, для получения пенопластов.
Полиметилметакрилат	(-CH2-C -C                         H	Исключительно прозрачен, обладает высокой проницаемостью для лучей видимого и ультрафиолетового света, хорошими физико-механическими и электроизоляционными свойствами, атмосферостоек, устойчив к действию разбавленных кислот и щелочей, воды, жиров, спиртов и минеральных масел. Физиологически безвреден и стоек к биологическим средам. Размягчается при температуре несколько выше 1200 С и легко перерабатывается.	Используется в транспортном машиностроении, авиационной и светотехнической промышленности, строительстве и архитектуре, приборостроении, для изготовления вывесок и реклам, бытовых изделий и др.

                                                                                                                        

 

Схема электрической горелки для сварки пластмасс представлена

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.

 

 

                                                                                                                                   5

 

Сварка нагретым инструментом является наиболее универсальной для соединения различных изделий из термопластов (плёнок, листов, труб, лент, профилей и др.). Обычно при сварке этим способом присадочный материал не применяется. Основным типом сварного соединения при стыковой сварке нагретым инструментом является такое, у которого плоскость кромок перпендикулярна к поверхности заготовок, но иногда применяются  соединение на «ус». Листы и плиты на всю длину сваривают за один цикл.

 

                       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 0С 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.

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                 8                                                                                                                         

 

 

 

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: