Экструдер для сварки пвх

Обновлено: 20.09.2024

Активное развитие современных отраслей приводит к постоянному внедрению передовых производственных технологий. Это позволяет выпускать широкий ассортимент изделий самого разного назначения с максимально высокими эксплуатационными показателями. На данный момент экструзия является оной из наиболее распространенных технологий. Именно поэтому многие стремятся узнать все об экструдерах для пластика, включая нюансы выбора подобного современного оборудования.

Что это такое?

Массовое применение полимеров в промышленности и бытовых условиях сделало актуальным, в том числе, восстановление и ремонт различных изделий из пластиков. Параллельно речь идет о качественном и надежном соединении различных деталей и конструктивных элементов, выполненных из соответствующих материалов. Примечательно, что как в ситуации с металлическими изделиями работы являются сварочными. То есть технология базируется на разогревании используемого материала и его подаче к месту стыка.

Здесь важно учесть, что сравнительно невысокая температура плавления ПВХ, полиэтилена и полистирола не позволяет сильно прогревать соединяемые заготовки. Также отсутствует возможность применения напряжения, поскольку пластик сам по себе является диэлектриком. В подобных ситуациях единственным рациональным выходом и эффективным техническим решением становится ручной сварочный экструдер для обработки полимеров. По своей сути описываемое оборудование представляет собой прибор, осуществляющий непрерывную переработку пластика. В итоге формируется расплав, имеющий однородную структуру. Форма ему придается в процессе продавливания через специальную (экструзионную) насадку (головку) и калибрующее устройство.

Устройство и принцип работы

Изначально важно отметить, что речь пойдет об электромеханических приборах. Их главное предназначение – это формовка полимера, а также соответствующих полуфабрикатов. Изучив чертежи подобной техники, можно понять, что ее элементами являются следующие составляющие.

Зона загрузки – узел, в который происходит закладка исходных композитных материалов различными способами.
Узел нагрева исходного пластикового материала. Здесь в роли источников соответствующей энергии с учетом модели и специфики оборудования выступают системы резистивного или же индукционного типа. Во втором случае рабочая температура обеспечивается в результате наведения на сегмент переплавки токов Фуко.
Основной рабочий узел. Именно здесь создается зона повышенного давления, за счет которого происходит смещение сырья от загрузочного блока к формовочным насадкам. Используются различные варианты рабочих механизмов. В современных моделях экструдеров для полимерных материалов устанавливаются агрегаты поршневого, шнекового и дискового типа. На практике чаще всего используется второй вариант.
Экструзионная (формовочная) головка, которую специалисты именуют фильерой.
Привод, представленный редукторным узлом и силовым агрегатом (электродвигателем).
Блок контроля и управления, отвечающий за производственный процесс и соответствие параметров готовых изделий.

Анализируя, как именно работает любой экструдер, важно изначально отметить, что исходным материалом чаще всего являются гранулы или же порошок. Он помещается в отсек загрузки, после чего под действием шнеков происходит его перемещение в основную рабочую зону. На следующем этапе осуществляется плавление исходного сырья одним из следующих способов:

высокое давление;
интенсивное трение;
повышение температуры.

В процессе перемещения материала в корпусе экструдера выполняется его интенсивное перемешивание. На выходе формируется однородный гомогенизированный состав. Под давлением расплав пропускается в фильтрующие элементы сетчатого типа и в формующие насадки (головки). На завершающем этапе выполняется окончательная гомогенизация, и пластику придается нужная форма. После завершения процесса изделия охлаждаются естественным путем или же с применением дополнительного воздействия с последующей полимеризацией.

Виды и модели

На сегодня компании, специализирующиеся на разработке и выпуске экструдеров для разных пластиков, предлагают в соответствующем сегменте рынка современного оборудования более чем широкий ассортимент модификаций разных видов. И речь идет как о больших профессиональных, так и о ручных мини-аппаратах. Кстати, существуют также экструдеры и грануляторы для переработки полимерных материалов. Опираясь на обзоры и отзывы, к числу популярных и хорошо зарекомендовавших себя моделей можно отнести следующие.

StarGun R-SB 50 от Ritmo – аппарат, главными характеристиками которого являются высокая мощность и соответствующая производительность (показатели выхода полимерного материала достигают отметки 5 кг/ч).

Leister Fusion 3C-123.866 – универсальный благодаря широкому перечню регулировок экструдер, отличающийся компактностью на фоне высокой производительности.

MAK-18SB – представитель модельного ряда популярного бренда Munsch, относящийся к бюджетному ценовому сегменту и пользующийся заслуженным спросом. Из-за сравнительно небольшой мощности данный аппарат нельзя охарактеризовать как профессиональный, однако его более чем достаточно для выполнения небольших объемов тонких работ.

Помимо всего прочего, стоит заметить, что качественный экструдер обойдется недешево. На данный момент функциональность, надежность и, соответственно, срок эксплуатации оборудования будут пропорциональны его цене.

Одношнековый

Из всего разнообразия, существующего на сегодня экструзионного оборудования, самым распространенным видом являются шнековые модели. Эти установки в полной мере отвечают всем актуальным требованиям, предъявляемым к реализации самого процесса и качеству готовой продукции. Исходя из названия категории, можно понять, что основным конструктивным элементом таких экструдеров является шнек, который специалисты именуют «винт Архимеда». Кстати, он хорошо знаком тем, кто пользовался бытовой мясорубкой. Простота конструкции оборудования позволяет изготавливать его своими руками и достаточно успешно эксплуатировать самодельный образец.

В процессе работы шнекового аппарата лопасти основного инструмента захватывают полимерный материал в отсеке загрузки, после чего сырье перемещается вдоль всего цилиндрического корпуса. Последний включает в себя камеру нагрева, отсек гомогенизации и зону формовки. Важно учесть, что ключевыми факторами будут технологическая карта экструдера и тип самого загружаемого сырья. С их учетом шнеки делятся на быстроходные, цилиндрические, а также конические и имеющие сужение на выходе.Помимо всего перечисленного, стоит заметить, что описываемые образцы техники классифицируют также с учетом соотношения диаметра и длины главного рабочего элемента. Параллельно учитываются такие параметры, как шаг витков шнека и их глубина.

Наиболее значимый недостаток одношнековых аппаратов для работы с пластиками – это ограниченность возможности их использования. К примеру, если сырьем является порошковый полуфабрикат, то один «винт Архимеда» не справится с качественным перемешиванием исходника в рамках его плавки и процесса гомогенизации. В таких случаях потребуются модели, оснащенные двумя рабочими элементами.

Двухшнековый

Ключевая особенность таких сварочных приборов сводится к тому, что у них рабочий инструмент представлен двумя сцепленными винтами. Также важно, что шнеки способны двигаться как параллельно, так и навстречу друг другу. А сами они бывают прямой и конической формы. Главное преимущество двухшнековых аппаратов заключается в более качественных смешивании и гомогенизации исходного сырья в процессе его плавления. В итоге к формовочной насадке поступает максимально однородная и при этом полностью дегазированная смесь.

Важно, что некоторые технологии и производственные процессы предусматривают использование экструдеров, оснащенных 4 шнеками. Но и это не является приделом. Нередко применяют машины планетарного типа, в которых присутствуют до 20 винтов, вращающихся вокруг основного (центрального) рабочего элемента. Такое усовершенствованное оборудование актуально в ситуациях, когда в качестве исходников для производства используют особые виды сырья. Здесь ключевой момент заключается в том, что такие пластики при высоких температурах проявляют склонность к существенной деформации и даже разрушению. Применение планетарных экструдеров позволяет осуществлять нагрев пластмассы посредством силы трения и повышения давления.

Для ПВХ-профиля

Данная разновидность композитных профилей сейчас пользуется рекордным и вполне заслуженным спросом. Подавляющее большинство компаний-производителей при их изготовлении успешно используют описываемую технологию. Для производства листового полипропилена, включая листы ПНД, то есть изделий из полиэтилена низкого давления, применяют как одно-, так и двухшнековые аппараты. Здесь ключевым моментом является выбор формовочных головок с учетом особенностей используемого при переработке сырья.

На сегодня при помощи рассматриваемой категории экструдеров выпускается более чем широкий ассортимент продукции: от пластиковой нити с минимальным сечением до крупногабаритных листовых панелей, имеющих сложную геометрию. Кстати, исходным материалом для массово выпускаемых в наши дни оконных конструкций являются именно профили из ПВХ. Последние, в свою очередь, – это результат применения экструзионных аппаратов.

Для производства труб

В промышленном производстве данного типа пластиковых изделий один из ключевых моментов – это отсутствие в составе гомогенизированной массы пузырьков газа. Именно поэтому неотъемлемой составляющей конструкций специализированных экструдеров являются современные системы дегазации. Как правило, для производства труб из полимерных материалов используют модели шнекового типа. Не менее успешно при изготовлении полимерной трубной продукции применяются шнеки барьерного типа. Это оборудование обеспечивает качественное отделение полного расплава от твердого сырья. Именно благодаря этой особенности производственного процесса достигается максимальная однородность составов.

В итоге многократно повышаются эксплуатационные качества готовых труб.

Для производства пленки

На сегодня все виды пленок, сырьем для которых являются полимерные материалы, изготавливаются с применением экструзии. В производственных масштабах при этом используются выдувные аппараты. Так, одной из ключевых особенностей экструзионных устройств, применяемых для изготовления стрейчевых пленок, является особая форма формовочного узла в виде максимально узкой щели. Результат работы такой техники – высококачественное, однослойное полотно. При этом в процессе изготовления задаются все необходимые параметры будущей продукции (ширина рулона и толщина пленки). Некоторые образцы техники комплектуются круглыми щелевыми фильерами крупного диаметра. Компактные аппараты позволяют делать пленку, ширина и толщина которой составляет 0,3 м и 600 мкм.

Такие модели эффективно эксплуатируются в условиях ограниченного пространства.

Критерии выбора

Сфера применения рассматриваемых устройств и, соответственно, выбор конкретной модели напрямую определяются ключевыми характеристиками.

Мощность, являющаяся одним из ключевых параметров и определяющая работу всех узлов экструдера: шнекового привода, отвечающего за подачу, измельчение и перемешивание пластика, а также нагревателя. У большинства доступных сейчас на рынке образцов описываемой техники данный показатель варьируется в диапазоне 1,6-3,6 кВт. Естественно, от мощности будет напрямую зависеть скорость и объем выполняемых работ.

Производительность – характеристика, которая отображает количество готовой для использования пластиковой массы, вырабатываемой устройством в течение часа. Чем выше показатель, тем более подходящим для профессионального использования и выполнения больших объемов работ будет аппарат. Современные модели, представленные на рынке экструзионного оборудования, демонстрируют производительность от 0,5 до 3 кг/ч.

Потенциальные нагрузки и условия эксплуатации. Здесь речь идет, в частности, о толщине соединяемых заготовок и конструктивных элементов пластиковых изделий. Стоит акцентировать внимание на линейной зависимости возможностей аппаратов от их мощности. Как правило, нижний порог фиксируется на отметке 1,5 мм. В принципе, возможно соединение и более тонких элементов, но стоит учесть возможность их деформации. Верхний предел у мощных моделей достигает 4 см.

Диаметр используемого при выполнении работ прутка. Конечно же, данный критерий является актуальным для моделей с подачей исходного материала в виде стержня. Значения для профессиональных экструдеров составляют 5-6 мм. Если будут другие параметры, может значительно понизиться производительность. При эксплуатации компактных аппаратов используют пруток диаметром 3 мм.

Система управления. Модели, относящиеся к бюджетному сегменту, оснащаются механическими устройствами, регулирующими температуру и скорость подачи материала. Более продвинутые приборы имеют цифровые системы с мониторами, а также нередко датчики температуры окружающей среды.

Помимо всего перечисленного, в перечень критериев выбора следует включить тип используемого исходного материала. В экструдерах его функции выполняет гранулят или же присадочный пруток. Стоит отметить, что второй вариант на практике оказался более востребованным, а следовательно, самым распространенным. Первая причина подобной популярности – это удобство транспортировки скрученного в бухты прутка. И даже при повреждениях упаковки материал не утрачивает своих эксплуатационных качеств. Это выгодно отличает данную форму сырья от гранулята.

Подача прутка через приемную камеру осуществляется до тех пор, пока бухта полностью не размотается. В ходе выполнения работ и эксплуатации экструдера требуется только периодически немного высвобождать по несколько витков. Гранулированный материал засыпается в специальный загрузочный бункер, который предварительно необходимо будет отсоединить. Контейнеры открытого типа существенно усложняют использование приборов, поскольку из них материал может высыпаться. Получается, что с прутком намного проще работать.

О том, как правильно выбрать экструдера для пластика, смотрите в следующем видео.

1 Принцип сварки и устройство оборудования

Экструзионная сварка применяется для сварки листов, профилей и пленок из пластмасс - полиэтилена, полипропилена, реже ПВХ или ПВДФ, еще реже из других термопластов. Для монтажа напорных трубопроводов из термопластов экструзионная сварка неприменима по одной причине – при стыковом расположении свариваемых изделий (труб, листов или пр.) прочность сварного экструзионного соединения не превышает 80% от прочности исходных изделий.

1.2 Общие требования

Так же как и для любой другой технологии сварки пластмасс, для сварки экструдером действуют общие требования:

- Сваривать следует только изделия из одинаковых термопластов. Важнейшими показателями «одинаковости» являются химический состав, плотность и показатель текучести расплава. При сварке экструдером те же требования предъявляются к присадочному материалу.

Замечание: Если показатель текучести расплава (ПТР) свариваемых деталей отличаются, то присадочный материал следует по возможности выбирать таким образом, чтобы его ПТР был средним между ПТР свариваемых деталей.

- Свариваемые поверхности должны быть чистыми. При экструзионной сварке это требование настолько жесткое, что свариваемые поверхности должны быть механически очищены даже от тончайшего слоя окислившегося материала не более чем за 20 мин до начала сварки. Это связано с тем, что технология экструзионной сварки создает сравнительно небольшое течение и перемешивание материала в зоне сварки.

1.3 Главная идея

Технология сварки экструдером была изначально разработана для сварки сравнительно толстостенных деталей. По сравнению с технологией сварки горячим воздухом с применением присадочного материала (прутка), сварка экструдером обеспечивает следующие преимущества:

Позволяет сварить толстостенные детали за один проход;
Увеличивает скорость сварки;
Уменьшает влияние человеческого фактора на качество сварного шва.

В принципе, экструзионная сварка двух деталей заключается в следующем:

- Свариваемые поверхности – специально подготовленная сварочная канавка (рис.1) или угол между листами (рис.2) или поверхность пленки, уложенной внахлест (рис.3). Свариваемые поверхности предварительно нагреваются до температуры пластификации горячим воздухом, выходящим из сопла предварительного нагрева сварочного экструдера. В случае стационарных цеховых сварочных экструдеров поверхности могут нагреваться тепловым излучением.

- Одновременно с этим присадочный материал в форме прутка или гранул подается в экструдер, нагревается до вязко-текучего состояния и перемешивается шнеком экструдера до достижения гомогенной (однородной) массы.

- Вязко-текучий присадочный материал выдавливается из сварочного экструдера и подается в зону сварки через т.н. сварочный башмак.

- Давление, необходимое для экструзионной сварки, прикладывается через присадочный материал – сварочным башмаком. В случае стационарных цеховых сварочных экструдеров сварочное давление на присадочный материал может сообщаться отдельными приспособлениями.


Рис. 1 Шов V-типа	Рис. 2 Шов K-типа	Рис. 3 Шов F-типа

1.5 Схема работы сварочного экструдера

Поскольку зона сварки обязательно должна быть нагрета перед впрыскиванием присадочного материала, сварочный экструдер снабжен нагревателем воздуха. Горячий воздух подается в зону сварки через т.н. «сопло предварительного нагрева» и нагревает свариваемые поверхности до вязко-текучего состояния. Температура горячего воздуха регулируется специальным контроллером.

Нагреватель воздуха может быть в форме термофена, т.е. иметь встроенный нагнетатель воздуха. Как вариант, экструдер может быть рассчитан на внешнюю подачу воздуха – от компрессора или пневмосети предприятия.

Если речь идет о сварочном экструдере шнекового типа (Рис.4), то присадочный материал в форме сварочного прутка или гранул подается в шнековую (экструзионную) камеру.

Вращение шнека обеспечивается электроприводом, в качестве которого часто используют обычную ручную дрель. С учетом того, что нормальная продолжительность работы экструдера больше, чем у дрели, на качественных экструдерах используются модифицированные электромоторы, рассчитанные на продолжительный режим работы и имеющие больший ресурс.

Проходя через экструдер, присадочный материал постепенно нагревается и перемешивается до состояния однородной массы. Нагрев материала обеспечивается электронагревателями, расположенными вокруг экструзионной камеры. Температура электронагревателей регулируется специальным контроллером.

Как вариант, в более простых и дешевых моделях экструдеров нагрев экструзионой камеры может производиться горячим воздухом, который проходит через полость вокруг экструзионной камеры и только после этого подается в зону сварки. В этом случае температура нагрева присадочного материала «привязана» к температуре горячего воздуха.

Расплавленный присадочный материал подается в зону сварки через т.н. сварочный башмак.


Рис. 4 Схема работы сварочного экструдера шнекового типа	Рис. 5 Схема работы сварочного экструдера плунжерного типа

В сварочных экструдерах плунжерного типа (рис.5) используется упрощенная схема продвижения присадочного материала через зону нагрева.

Материал в виде сварочного прутка подается на профильные вальцы, которые с усилием вводят его в цилиндрическое отверстие зоны нагрева. Электронагреватели, расположенные вокруг зоны нагрева, постепенно нагревают пруток до вязко-текучего состояния. Таким образом, задняя твердая часть прутка служит поршнем для передней пластифицированной части.

Сварочные экструдеры плунжерного типа отличаются меньшей производительностью. Компактность и небольшой вес позволяют использовать такой экструдер в труднодоступных местах. К недостаткам плунжерных экструдеров следует отнести их высокую требовательность к диаметру и идеально круглой форме сварочного прутка. А подача присадочного материала в форме гранул здесь вообще невозможна.

Нагретый присадочный материал из сварочного экструдера плунжерного типа, так же как и из шнекового экструдера, подается в зону сварки через сварочный башмак.

Форма рабочей поверхности сварочного башмака соответствует форме свариваемых поверхностей. В передней части башмака имеется специальный «нос», ограничивающий выдавливание присадочного материала вперед по направлению сварки.

Давление присадочного материала на «нос» сварочного башмака обеспечивает движение сварочного экструдера в направлении прокладки сварного шва. Скорость движения сварочного экструдера, таким образом, определяется производительностью экструдера и площадью сечения сварного шва.

1.6 Свариваемые материалы

Экструзионной сваркой наиболее часто свариваются изделия из ПНД, ПП или др. термопластов 1-й группы, у которых разница между температурой вязко-текучего состояния и температурой начала термодеструкции составляет более 50ºС. Это означает, что даже значительный перегрев материала (на 30-40ºС) не может серьезно повредить материал.

Термопласты 2-й группы, как ПВДФ и особенно ПВХ, отличаются неприятной особенностью – температура термодеструкции материала не намного превышает температуру пластификации. Поэтому при сварке ПВДФ особые требования предъявляются к точности работы системы нагрева материала (экструзионной камеры). А для сварки ПВХ, кроме того, используется сварочный экструдер со шнеком специальной формы, который более тщательно перемешивает материал в процессе его расплавления, не допуская локального перегрева.

Температурная неустойчивость термопластов 2-й группы, кроме того, накладывает дополнительные ограничения на технологию экструзионной сварки – в частности, экструдер не должен выключаться и вновь включаться в процессе сварки, не должен надолго оставляться в режиме ожидания и т.п.

Другая неприятность, связанная с ПВХ – это его абразивность и высокая химическая активность при нагреве. Это предъявляет особые требования к стойкости материалов экструзионной камеры и шнека.

Все о сварочных экструдерах

Сегодня на рынке сварочного оборудования реализуется широкий ассортимент оборудования. Среди агрегатов для сваривания материалов особое место отведено экструдеру.

Особенности и назначение

На производстве, где происходит упаковка всевозможных товаров, при прокладывании труб из пластика довольно сложно обойтись без приспособления, которое могло бы с высокой надежностью соединять поверхности предметов, что могут плавиться только при низких температурных показателях. Работа с данными материалами сводится к использованию сварочного экструдера. Он необходим для сварки пластика, листового полипропилена, ПНД, листов полиэтилена.

Ручным сварочным экструдером принято считать термомеханический вид устройств, что поочередно выполняет две важных задачи:

нагревает легко плавящийся пластик до вязкости;
выдавливает вещество на поверхность стыкового участка.

Таким образом, после застывания легко плавящихся пластических масс получается сварочный шов с высокой прочностью. Наиболее комфортным в использовании считается ручной пистолет. В схеме устройства сварочного экструдера имеются такие компоненты:

электрический мотор;
питатель;
камера экструзионного типа;
шнековое устройство для дробления;
камера, где плавится пластик;
термонагреватель;
сопло;
оборудование по управлению прибором.

Принцип функционирования термомеханического устройства довольно прост. После подачи нагретого воздуха из сопла агрегата происходит нагревание пространства, а именно сварочной канавки и стыка между поверхностями изделий.

В ходе работы получается пластическая масса.

Приоритетность использования данных термомеханических устройств связана со следующими моментами:

возможностью приваривать толстые поверхности;
высокой скоростью процесса сваривания;
сведением к минимуму использование человеческого труда – при этой работе нет необходимости отслеживать и контролировать правильность выведения шлака;
возможностью применения людьми, у которых в сварке нет опыта.

Разновидности

Ручные агрегаты для сваривания могут быть нескольких разновидностей. Каждой модели свойственны определенные характеристики и функциональные возможности.

Шнековые

Во время проведения процедуры происходит расплавка присадочного материала, который расположен в экструзионном отделе, и его последующее выдавливание шнеком наружу. В данном случае присадочным материалом служат пруты либо гранулы, которые определяют в шнековый отдел. В этом же месте осуществляется воздействие высокой температурой на материал. В результате получается однородная масса, что готова к применению.

Безшнековые

Второй разновидностью экструдера является безшнековое оборудование. В плунжерном приспособлении пруты нагреваются электронагревателем около обрабатываемого участка. Задачей тыльной твердой доли присадочных материалов является замена поршня для более вязкой массы, расположенной спереди.

Комбинированные

Экструдеры комбинированного типа сочетают в себе характеристики двух вышеперечисленных видов термомеханического устройства.

Лучшие производители

Зачастую потребители покупают ручные виды сварочных экструдеров известных брендов.

Munsch. Приспособление изготавливают в Германии. Особенностью данного устройства считается удобство крепежа рабочих узлов. Экструдер данной модели ремонтопригодный и может применяться для работы с присадочным типом материалов разного вида. Благодаря раздельности нагрева применение прибора возможно в морозную погоду на открытом участке. Также потребители отмечают высокое качество сборки, продуманность управления и множество насадок.

Leister. Швейцарский ручной экструдер со множеством вариантов типоразмеров. За час это устройство прорабатывает около 6 килограммов материала. У эргономичного прибора хорошая функциональность и не наблюдается наличие недостатков.

Dohle. Экструдер немецкого производства характеризуется компактностью, хорошим качеством работы. Отличительной чертой приспособления считается наличие двигателя от стороннего производителя.

Stargun. Изготавливают в Италии. Каждая из моделей экструдеров данного производителя имеет мощный электромотор и используется обычно профессионалами. Отличительной характеристикой итальянских экструдеров можно назвать наличие подсветки в сварочной области.

РСЭ. Это российский производитель ручных экструдеров. Его характеристики и функциональные возможности аналогичны вышеперечисленным моделям.

На стоимость сварочного экструдера оказывает прямое влияние его функциональность, а также производительность. Как показано на практике, агрегаты от российского производителя стоят намного дешевле зарубежных.

Советы по выбору

Такой аппарат, как экструдер, имеет свои функциональные особенности, поэтому к его выбору стоит подойти с максимальной ответственностью. При покупке данного вида оборудования стоит руководствоваться рядом параметров.

Мощность. Этот показатель считается главным для каждого инструмента. Благодаря заданной мощности определяется работа шнекового винта, измельчается и подается пластик, а также функционирует деталь для нагрева. Мощность экструдера оказывает непосредственное влияние на производительность устройства, то есть таким образом определяется, насколько быстро экструдер сможет создать максимально качественный сварочный шов. Чтобы работа устройства была комфортной и быстрой, стоит выбирать товар с большей мощностью. На рынке сварочного оборудования реализуются экструдеры с мощностью от 1600 до 3600 Ватт.
Толщина соединяемого изделия. Этот показатель напрямую зависит от мощности устройства, то есть чем мощнее агрегат, тем большую толщину поверхности он способен обработать. Наименьшим показателем считается 1,5 миллиметра.
Диаметр прута. Более профессиональные агрегаты работают с диаметром прута в 5–6 миллиметров. Наиболее компактные модели прибора работают с 3-миллиметровыми прутками.
Тип подаваемого материала, который может быть в виде гранул или присадочного прута. Более распространенным и удобным считается второй вариант.
Производительность. Данный показатель определяет, какое количество пластической массы за единицу времени обрабатывает экструдер. Устройство с высокой производительностью лучше использовать в промышленных масштабах. Приборы, реализуемые в настоящее время, имеют производительность от 0,5 до 3 килограммов за час.
Органы управления. У простого экструдера присутствует несколько механических переключателей в виде рукояток с делениями. Они помогают регулировать температуру и скорость подачи пластмассы.

Использование

Важным этапом в экструзионной сварке считается подготовительный. Даже небольшое загрязнение может повлечь за собой изготовление низкого качества швов. Под влиянием воздушных масс многие термопласты окисляются. По этой причине чистка кромок должна проводиться перед процессом сваривания. Если поверхность очистить более чем за 20 минут до проведения процедуры, она может загрязниться, в результате чего потребуется повторная уборка.

Если экструдером пользовались ранее, то в первую очередь стоит ликвидировать старый присадочный материал. Даже если последний имеет аналогичный состав с тем, что будет использоваться, его применять не стоит, так как это может стать причиной снижения прочности материала. Непосредственно перед сваркой снимают блокировку на холодном пуске, агрегат со сварочным башмаком нагревают до нужной температуры.

В самом процессе работы стоит придерживаться заданного угла наклона. При необходимости на время прервать работу стоит поставить экструдер на предназначенную для него подставку.

При необходимости в длительном перерыве специалисты рекомендуют сделать температурный режим меньше на 40 или 50 градусов. Благодаря такому понижению температуры восстановление рабочего процесса будет быстрым.

Перед каждым началом работы стоит делать проверку:

прямолинейной подачи прута во втулке аппарата;
эффективности температурного режима нагревания прута до того момента, пока его состояние не станет вязким;
надежности прижатия сопла к поверхности соединения, в частности к тем, что имеют сложную конфигурацию;
возможности плавки соединения от тепла, что передается термонагревателем.

Сварка при помощи ручного экструдера – это один из самых простых вариантов ее выполнения. Для того чтобы пользоваться данным приспособление, не нужно иметь профессиональных навыков. Главное, о чем должен помнить мастер при работе, – это соблюдение мер предосторожности, а также инструкции по использованию экструдера.

О том, как работать сварочным экструдером, смотрите в следующем видео.

Конструкция и применение сварочного экструдера

Слово «экструдер» в буквальном смысле означает «выталкиватель». Так называют группу аппаратов, предназначенных для выдавливания на поверхность различных полужидких масс, в том числе полимерных (пластиковых), резиновых и прочих. Экструдер для резиновой массы иногда называется также шприц-машиной.

Принцип действия

Сварочный экструдер — специализированный аппарат для так называемой экструзионной сварки, которая применяется для соединения полимерных материалов различных классов — полиэтилена высокой (ПВД) и низкой (ПНД) плотности, полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ) и других наиболее часто применяемых в быту и промышленности пластиков.

Экструзионная сварка — это процесс соединения полимерных материалов с помощью расплавленной до консистенции густой сметаны массы из материала, однородного со свариваемыми или схожего с ними по физико-химическим свойствам.

В отличие от более известной сварки металлов, соединение деталей из пластмассы экструзией не подразумевает расплавления кромок соединяемых деталей, хотя нагрев до определенной степени все равно происходит.

Шов образуется при отвердевании и схватывании с кромками полурасплавленной экструдированной массы. При этом достигается высокая прочность сварного соединения — до 0,8 от прочности основного материала.

Сварка пластика экструдером наиболее часто применяется в сантехнике — для соединения водопроводных труб, в строительстве, при различных работах, целью которых является изготовление любых пластиковых конструкций — баков, понтонов, теплиц.

Изготовление экструдируемой массы осуществляется либо из полимерных гранул — исходного материала для создания любых пластиков, либо из так называемых присадочных прутков, которые перемалываются до гранулированного состояния внутри самого экструдера.

В роли прутка в некоторых (не во всех) моделях может выступать узкий отрезок того же материала, который планируется сварить. Например, при сварке изделия из полипропиленовых листов можно применять в качестве прутка ненужный отрезок полипропилена, но не другого пластика.

Большинство сварочных экструдеров западного производства предназначены для использования с присадочным материалом от того же производителя. Отечественные разработки менее требовательны к присадке. Ручной сварочный экструдер в обиходе часто называют экструзионным пистолетом. \

Конструкция

Любой сварочный экструдер — это сдвоенное устройство. Один из его узлов — мощный нагреватель с реле температуры, который предназначен для расплавления пластика. Другой является собственно выдавливающим устройством, снабженным шнековым механизмом, который подает расплав через сопло-насадку.

В зависимости от типа питания (пруток или гранулы) в составе экструдера может присутствовать измельчитель (дробилка). Твердый материал нагревается до нужного состояния дольше, и для его подачи нужна конструкция более сложного типа, чем традиционный недорогой и простой в эксплуатации шнек. Таким образом, менее сложные и менее дорогие экструдеры в большинстве своем сконструированы под питание гранулами.

В общем случае конструкция типового экструдера содержит, кроме вышеназванных, следующие узлы и элементы:

асинхронный электродвигатель;
«обойму» для питания;
экструзионную камеру;
камеру для расплавления;
ТЭН;
насадку-сопло (у хороших моделей — комплект из нескольких насадок);
прямую и боковую рукоятки;
блок управления с термостатом.

В зависимости от типа питания сварочного экструдера подаваемая присадка либо сразу попадает в камеру расплавления (сыпучие гранулы), либо поступает в экструзионную камеру, где подвергается предварительному нагреву, измельчению, и только после расплаву. Расплавленная масса через сопло подается на сварочный шов, где застывает за считаные секунды.

Для каких материалов применим

Качественный сварочный экструдер должен иметь блок регулировки с механическим, сенсорным или кнопочным управлением, которое позволит менять температуру нагрева смеси.

Дело в том, что разные пластики плавятся при различной температуре. Наименьшая она у ПНД — 120-130 °C (в зависимости от марки), наивысшая — у поливинилхлорида — до 220 °C. Остальные популярные промышленные полимеры имеют температуру плавления в пределах 170-200 °C.

Экструзионной сварке можно подвергать только пластики из группы термопластов. Материалы из группы реактопластов расплавлению с последующим восстановлением не подвергаются, при высокой температуре они просто начинают гореть.

Самодельное устройство

Сварочный экструдер относится к сложным механизмам для профессионального использования. Его цена начинается от 30 тысяч рублей за самую простую модель, и может доходить до ста тысяч и более за мощную и высокопроизводительную. Отечественные разработки также представлены на рынке, они на 10-20% дешевле импортных, но все равно стоят достаточно дорого.

Поэтому при возникновении разовой необходимости сварить, к примеру, две водопроводных трубы (их обычный материал изготовления — полипропилен) проще воспользоваться экструдером, сделанным своими руками. Самый простой вариант конструкции представляет собой мощный строительный фен, снабженный насадкой для прутка — либо самодельной, из жести, либо промышленного изготовления.

Подача прутка в этом случае будет производиться вручную. Мощности фена хватит для его расплавления, но качество шва, конечно, будет ниже, чем у промышленных моделей.

Если позволяют возможности, фен можно соединить со шнековым или плунжерным приводом для подачи питания. В этом случае, если смонтировать приемную камеру, можно будет использовать гранулированное сырье.

Двигатель для привода рекомендуется коллекторный, так как работа экструдера подразумевает постоянное изменение крутящего момента. Двигатели других типов хуже выдерживают такой режим работы.

Ручной сварочный экструдер. Свариваем пластмассу

В практике производственной деятельности небольших предприятий, занимающихся упаковкой различной продукции, а также при прокладке пластиковых труб необходим инструмент, при помощи которого можно было бы надёжно соединять между собой материалы, имеющие низкую температуру плавления. Класс таких материалов велик – это полиэтилен низкого давления (ПНД), полихлорвинил (ПВХ), полипропилен и т. д. Со всеми этими работами справляется ручной сварочный экструдер.

Конструкция и принцип работы

Ручной сварочный экструдер представляет собой термомеханической устройство, последовательно осуществляющее два процесса – нагрев легкоплавящегося пластика до вязкого состояния, и последующего выдавливания массы на поверхность в зоне стыка. Там ПНД, ПВХ и прочие легкоплавкие пластические массы застывают, образуя прочный сварочный шов.

Для компактности и удобства использования рассматриваемая техника обычно оформляется в виде пистолета с ручкой (в которой монтируется приводной электродвигатель) и верхней насадкой для нагрева рабочей смеси. Состоит сварочный экструдер из следующих узлов:

Электромотора.
Питателя.
Экструзионной камеры.
Дробильного шнекового устройства.
Камеры для расплавления пластика.
Термонагревателя.
Сварочного сопла.
Системы управления.

Для функционирования устройство предварительно заправляется присадочным прутком из того материала, которым будет выполняться сварка. Процесс происходит следующим образом. На верхней панели экструдера размещается приёмная втулка с отверстием, куда пропускается присадочный пруток. Заправка должна быть такой, чтобы свободный конец прутка попал в зону его захвата шнеком. При включении электродвигателя происходят два процесса: нагрев присадочного прутка концентрированной струёй горячего воздуха, и – спустя некоторое время, которое определяет датчик прибора – подача прутка в зону его измельчения.

Там вращающийся шнек выполняет дробление пластика прутка, превращая его в гранулированную массу. Последняя при нагреве плавится, и, перемещаясь далее, попадает в зону плавления. В этой зоне гранулят уже механически и гомогенно однороден. Под воздействием давления от шнека, он проходит в сварочную зону, поступает в сварочное сопло и в процессе прижима к поверхности свариваемых изделий выдавливается наружу однородной полосой, ширина которой зависит от конфигурации сопла. Поскольку внешняя температура намного меньше той, что создаётся термонагревателем, то материал присадочного прутка мгновенно застывает, образуя сварочный шов.

В менее компактных, но более производительных моделях экструдеров, нагрев присадочного прутка выполняется при помощи внешнего термонагревателя, а воздух туда подаётся от небольшого компрессора. Конструктивные различия могут иметься и в способе нагрева присадочного материала: иногда нагрев производится кольцевыми нагревательными элементами, коаксиально размещёнными в корпусе термонагревателя.

Система управления ручным сварочным экструдером выполняет следующие функции:

Предварительную установку температуры нагрева, которая определяется температурой плавления пластика (как известно, ПНД плавится при 120…130ºС, ПВХ – при 150…220ºС, а полипропилен – при 170…190ºС).
Включение термонагревателя;
Запуск привода шнекового измельчителя;
Блокировку «холодного старта», когда шнек может перемещать ещё неоднородный присадочный материал;
Отключение термонагревателя при ещё вращающемся шнеке, что исключает прилипание остатков гранулята в сварочной камере.

Правила эксплуатации и выбор модели ручного сварочного экструдера

Перед использованием требуется выполнить ряд условий, обычных для пластика: очистить поверхность соединяемых изделий от внешних загрязнений и не допускать работу с влажным материалом.

Успех работы зависит также от разницы в значениях температур плавления соединяемых материалов, если они обладают различным химическим составом. Например, ПНД с полипропиленом можно сваривать рассматриваемым способом, поскольку диапазоны температур их плавления полностью, либо частично перекрываются. Наоборот, сварка ПНД с ПВХ, и, тем более – с полипропиленом, проблематична или вовсе невозможна. В таких случаях сварочный экструдер можно применять лишь для соединения изделий, изготовленных из одинаковых материалов.

Компактность ручного сварочного экструдера позволяет его эффективное использование даже без прекращения работы соединяемых устройств. В частности, при сварке полипропиленовых труб необязательно отключать подачу воды по ним.

Предварительно выполняется ряд обязательных проверок (особенно, если экструдером ранее не пользовались):

Проверка прямолинейности подачи присадочного прутка во втулке экструдера: при высокой шероховатости образующей пруток может перемещаться не по прямой, а по винтовой линии, что ухудшит условия работы шнекового дробильного устройства и приведёт к образованию неоднородного по размерам гранулята.
Контрольная проверка эффективности температуры нагрева прутка до состояния его вязкотекучести: материал от разных производителей может иметь различный диапазон температур плавления.
Проверка надёжности прижима сварочного сопла к соединяемым поверхностям, особенно, если они обладают сложной конфигурацией. Многие модели ручных сварочных экструдеров с этой целью комплектуются сменными насадками.
Проверка возможности расплавления соединяемых материалов теплом от термонагревателя, без подачи присадочного прутка. Выполняется при отсутствии точных сведений о материале соединяемых таким способом изделий.

Выбор подходящей модели ручного экструдера производится по следующим параметрам:

По производительности в единицу времени;
По удобству управления параметрами процесса;
По толщине свариваемых изделий;
По комплектации устройства сменными приспособлениями
По диапазону диаметров прутка.

Следует отметить, что большинство торговых марок предназначено для работ с присадочным материалом от конкретного производителя (часто того же, который занимается и выпуском экструдеров).

Теоретически возможен вариант изготовления бытового сварочного экструдера своими руками. Для этого к обычному промышленному фену присоединяют шнековый привод (например, для измельчения кормов), и оформляют оба узла в компактном виде. Вместо шнека иногда устанавливают более доступный плунжерный привод, однако такой вариант малонадёжен: всё зависит от гомогенности материала исходного прутка. Электродвигатель для привода подбирают коллекторного типа, который лучше переносит постоянные изменения в значениях крутящего момента.

Производители сварочных экструдеров

Наибольшей популярностью в данном сегменте рынка пользуются следующие устройства:

От торговой марки Munsch (Германия). Потребительские преимущества – удобство крепления всех узлов (что повышает ремонтопригодность), нетребовательность к размерам присадочного материала, наличие функции раздельного нагрева (полезно при использовании экструдера вне помещений в холодное время года), удобный набор сменных насадок, совершенная система управления и контроля. Плюс — традиционно высокое немецкое качество изготовления и сборки.
От торговой марки Leister (Швейцария). Производитель выпускает широкую линейку типоразмеров сварочных экструдеров: от небольших, производительностью до 0,8…1,2 кг/ч, до профессиональных, рассчитанных на переработку до 6 кг/ч. Устройства оснащаются современной системой управления и мониторинга за ходом сварки, эргономичны в употреблении. Качество также находится на высоком уровне. Есть специальная линейка аппаратов для сварки линолеума.

От торговой марки Dohle (Германия). Фирма известна как производитель строительных фенов, однако в последнее время активно позиционирует себя и в качестве изготовителя ручных сварочных экструдеров. В отличие от вышеперечисленных брендов, использует для привода покупные электродвигатели. Выпускает самый малогабаритный экструдер производительностью всего 0,5 кг/ч, который комплектуется шлангом и встроенным мини-компрессором.
От торговой марки Stargun (Италия). При малом диапазоне моделей экструдеры этой фирмы отличаются мощностью привода, и рассчитаны на использование преимущественно в профессиональных условиях. Изюминкой аппаратов является возможность локальной подсветки зоны сваривания.
Отечественные экструдеры типа РСЭ. Оснащаются приводом подачи присадочного материала, включают в себя большинство тех же опций, что уже были перечислены выше.

Цены на экструдеры зависят от их функциональности и производительности. В среднем стоимость отечественных устройств составляет от 30000 до 55000 руб., импортных – от 50000 руб. и более.

Читайте также: