Экструзионный аппарат для сварки

Обновлено: 18.05.2024

Все оригинальные детали и узлы ручных сварочных экструдеров MUNSCH производятся на заводе MUNSCH в городе Ransbach-Baumbach, Westerwald (Германия). Там же производится сборка, с использованием стандартных комплектующих только производства Германии. Перед отгрузкой каждый экструдер проходит жесткую проверку качества и работоспособности.

Обладая целым рядом общих достоинств экструдеров MUNSCH, экструдеры с коллекторным двигателем привода шнека имеют определенные преимущества и недостатки по сравнению с асинхронным двигателем.

При выборе сварочного экструдера MUNSCH следует определиться со следующими принципиальными характеристиками экструдера:

Каталог сварочных экструдеров MUNSCH с коллекторным двигателем:

Общие достоинства сварочных экструдеров MUNSCH:

Асинхронный электродвигатель нагнетателя воздуха, долговечный и необслуживаемый;
Фланцевое крепление экструзионной камеры к приводу, которое при производстве или ремонте экструдера позволяет исключить любые перекосы и увеличить срок службы подшипников;
Маслонаполненный редуктор привода шнека – долговечный и бесшумный;
Блокировки «холодного пуска», не позволяющие включить привод, пока экструдер не выйдет на рабочий температурный режим;
Аналоговые контроллеры температуры (на моделях с совмещенным терморегулятором для воздуха и материала) не включают-выключают нагреватели, а обеспечивают PID-регулирование, т.е. подбирают оптимальное напряжение питания нагревателей;
Интеллектуальный контроллер (на моделях с раздельным терморегулятором для воздуха и материала) не только обеспечивает PID-регулирование, но и предлагает максимально удобную для оператора логику работы;
Шнековая (а не плунжерная) конструкция экструзионной камеры на всех моделях; такая конструкция нетребовательна к погрешностям диаметра и формы сварочного прутка и обеспечивает однородную массу расплава;
Система подачи прутка имеет только одно отверстие, допускает значительные отклонения от номинального диаметра прутка, не позволяет одновременную подачу двух прутков (защита от дурака), исключает закручивание прутка;
Электронная защита двигателя по превышению нагрузки.

В отличие от асинхронного, коллекторный двигатель не нуждается в отдельном громоздком блоке управления для регулировки оборотов. Однако имеет графитовые щетки, трущиеся о контакты коллектора.

Экструдер с коллекторным двигателем привода дешевле аналогичного экструдера с асинхронным двигателем примерно на стоимость частотного регулятора.
Экструдер с коллекторным двигателем удобен для полевых условий, даже для сварки гидроизоляционных покрытий внахлест длинными швами, поскольку за ним не нужно тащить тяжелый частотный регулятор.

Коллекторный двигатель имеет ресурс в разы меньше, чем асинхронный. Для разных моделей экструдеров и по разным оценкам этот ресурс составляет 300-1200 рабочих часов. После выработки ресурса двигатель поддается восстановительному ремонту.
Коллекторный двигатель рассчитан на повторно-кратковременный, а не постоянный режим работы. Продолжительность непрерывной работы зависит от оборотов, нагрузки и температуры воздуха и составляет 15-30 мин, после чего необходим перерыв 5-15 мин.

Ручные сварочные экструдеры с максимальной производительностью 2,2-3,5 кг/ч.
Присадочный материал – полипропилен (ПП), полиэтилен (ПЭ), поливинилиденфторид (ПВДФ) в форме прутка Ø3 или 4 мм.
Рекомендуются для сварки листов толщиной 7-26 мм и пленок от 1,0 мм.
Совмещенный нагрев воздуха и экструзионной камеры с аналоговым регулятором температуры и производительности.
Сварочный башмак с соплом предварительного нагрева вращается на 360º.
Подача воздуха от встроенного термофена.

Ручные сварочные экструдеры с максимальной производительностью 2,2-3,5 кг/ч.
Присадочный материал – полипропилен (ПП), полиэтилен (ПЭ), поливинилиденфторид (ПВДФ) в форме прутка Ø3 или 4 мм.
Рекомендуются для сварки листов толщиной 7-26 мм и пленок от 1,0 мм.
Раздельный нагрев воздуха и экструзионной камеры с интеллектуальным контроллером режимов работы.
Подача воздуха от встроенного термофена.

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.

Что такое экструзионная сварка и как она выполняется

Экструзионная сварка – это способ соединения полимерных материалов с помощью нагрева и применения специальных присадок, подающихся на сварной шов. Данный способ позволяет соединять как пленки, так и трубы или другие толстостенные детали, а производительность и качество шва у данного вида сварки выше, чем при соединении пластмасс с помощью горячего газа.

Сварка экструзионным методом применяется в разных отраслях промышленности, где используются большие объемы полимерных материалов:

Производство емкостей из пластика (кессоны, баки, канистры).
Строительство безнапорных трубопроводов и водных резервуаров.
Изготовление пластиковых корпусов в приборостроении.

Преимущественно данный способ сварки применяется при соединении пластмасс толщиной более 6 мм, но возможно и использование его для соединения полимерных пленок.

Оборудование

Для проведения экструзионной сварки применяется специальный аппарат, который называется экструдером. Приспособление для сварки вручную напоминает электродрель со специальной насадкой и нагревающим устройством, поэтому его называют экструзионным пистолетом.

Внутри экструдера установлен шнек, в котором присадка нагревается от корпуса экструдера, превращается в вязкую однородную массу и через башмак подается на сварной шов. Присадка может подаваться в устройство либо в виде проволоки, разматываемой с катушки, либо в виде гранул, поступающих через бункер.

Башмак – это часть аппарата, которая прижимается к соединяемым деталям и выполняет роль своеобразного утюга, придавливающего присадочный материал и не позволяющего ему растекаться в других направлениях. Изготавливается это устройство из тугоплавких полимеров (фторопласт, политетрафторэтилен), и для каждого типа и размера шва применяется собственный башмак. Нос башмака должен повторять форму соединяемых поверхностей, но не должен их касаться.

Через башмак (или независимо) подается горячий воздух для нагрева соединяемых поверхностей. Таким образом, нагрев происходит непосредственно перед подачей присадки. Современные экструдеры могут регулировать температуру воздуха и температуру присадочной массы.

В зависимости от назначения, мощности и производительности существуют различные группы экструдеров, несколько различающиеся по конструкции. Например, для производства пластиковых емкостей применяются аппараты, у которых сопло подачи воздуха установлено справа, и сварка осуществляется строго слева направо.

Большинство экструдеров выпускаются со шнеком, но существуют так же и безшнековые (плунжерные) аппараты. Присадочный материал из них выталкивается за счет давления нерасплавленного прутка. Главным недостатком такого типа экструдера является низкая производительность, но зато им можно работать в труднодоступных местах.

Цена профессионального оборудования стартует от 30 тысяч рублей, а самые «продвинутые» модели для промышленной сварки могут стоить порядка ста тысяч рублей. При этом следует учитывать, что для экструдеров западных фирм подходят проволока или гранулы только от производителя либо одобренных фирм. Отечественные аппараты менее требовательны к качеству присадок.

Теоретические основы

Экструзионная сварка применима только к материалам с большим диапазоном температуры, при которой сохраняется их вязко-текучее состояние, таким как полиэтилены, фторлоны, пластифицированный поливинилхлорид, полистирол. Такие материалы, способные нагреваться при температуре выше температуры текучести, называются термопластами. Диапазон температур между плавлением и термодеструкцией (разрушением материала) у термопластов составляет 50-180°С градусов.

Прочность соединения, полученного экструзионным способом, достигает 80-100% от расчетной прочности самих деталей, но при этом сильно зависит от температуры присадки. Нагрев присадочного материала осуществляется до температуры, превышающей его температуру текучести (Тт) на 30-60°C градусов. Расход теплоты присадки производится на потери в окружающую среду, на расплавление соединяемых кромок деталей и на сохранение вязкого состояния самой массы.

Следует заметить, что при этом температура нагрева деталей не должна превышать температуру термодеструкции материала, поскольку это приведет к снижению прочности соединения снизится.

На схеме ниже представлен процесс изменения структуры полимера при повышении температуры.

Соединению подлежат только соединения из термопластов, выполненных из одинакового материала. При этом присадка должна быть выполнена из того же вещества, что и соединяемые поверхности. В случае, если свариваемые детали обладают разными пределами текучести, предел текучести присадки должен быть равен среднему значению ПТ соединяемых деталей.

ПВХ и ПВДФ имеют небольшой интервал температур плавления и разрушения, поэтому их соединение должно проходить при тщательном контроле за температурным режимом. Для сварки таких материалов требуются экструдеры со шнеком, который тщательно перемешивает вязкую массу, а сварка должна производиться в один прием, без периодических выключений и нагревов экструдера.

Экструзионная сварка может применяться для формирования непрерывных протяженных швов на армированных материалах и пленках. При таком соединении экструзионная масса поступает на соединение пленок, которые протягиваются через прокатные валки. Затем соединяемый шов пропускается через прижимные валки, формируя сварочный шов.

Чтобы свести потери тепла к минимуму, экструзионная сварка должна проводиться при максимально большом диаметре присадочного прутка и высокой скорости подачи присадки.

Следует учитывать, что сварка экструдером запрещена для применения на трубопроводах, работающих под давлением.

В России правила проведения экструзионной сварки регламентируются стандартом ГОСТ 16310-80, этот стандарт регламентирует типы соединений, диапазон рабочих температур, толщины деталей, размеры кромок и другие технические параметры.

В мировой практике широко распространено применение немецкого стандарта DVS 2207-4, который более широко регламентирует проведение экструзионной сварки.

Примеры технических параметров сварки приведены в таблице.

Виды сварных швов

ГОСТ 16310-80 устанавливает более 10 видов сварочных швов, которыми можно соединять полимерные детали. Название шва зависит от внешнего вида его разреза. Рассмотрим основные из них.

V шов

С помощью столярного инструмента (ножовки, стамески или рубанка) производится обработка торцов соединяемых материалов. Создается скос, который в точке касания должен составлять угол в 45-90° градусов. На нижнем краю скоса должен оставаться прямой торец толщиной не более 1 мм.

Если стыкуются детали разной толщины, то сторона с большей толщиной срезается под большим углом, а меньшая – под меньшим. Таким образом, достигается равная толщина деталей в месте соединения.

Зазор между деталями не должен превышать 2 мм, чтобы обеспечить проникновение присадки во внутреннюю часть шва и обеспечить высокое качество соединения.

X шов

В отличии от V-образного шва, в X шве невозможно контролировать качество проварки. Но двойной шов призван компенсировать этот недостаток. Для такого вида шва предусмотрена собственная технология изготовления:

На соединяемых торцах формируются скосы с углом раскрытия 30-60° градусов,

Корневой слой стыкуется без зазора, предварительная фиксация осуществляется с помощью термофена. Проваривается шов сначала с лицевой части, затем с тыльной.

К шов

При применении такого шва производится обработка торцов скругленным скребком, затем производится предварительная фиксация листов с помощью термофена. Дополнительно может производится сварка со второй стороны соединения.

HV шов

Выполнение такого шва аналогично выполнению V-шва, однако угол раскрытия не должен превышать 60° градусов. Детали не стыкуются вплотную, между ними остается зазор в 2 мм. Этот зазор позволяет присадке проникнуть в соединение и выйти с наружной стороны, герметично закрывая шов.

Double HV шов

Процесс соединения деталей

Процесс подготовки и проведения сварочных работ с применением экструзионных покрытий проходит следующим образом:

После запуска и прогрева экструдера производится его очистка от материала, использовавшегося ранее. Повторно применять присадку нельзя, потому что ее прочностные характеристики снижены,
За 15-20 минут до начала сварочных работ производится очистка соединяемых поверхностей от пыли, масляных и жировых загрязнений механическим воздействием (скребками, мелкой наждачной бумагой),
Обрабатываются торцы соединений под требуемый шов, на соединяемых поверхностях готовятся скосы или сварочные канавки,
Производится нагрев соединяемых поверхностей горячим воздухом,
Материал присадки поступает в экструдер, где нагревается от рубашки шнековой камеры и перемешивается до получения однородной пастообразной массы,
Разогретая до вязкого состояния экструзия выдавливается через башмак на сварочный шов, частично расплавляя свариваемые детали и перемешиваясь с их веществом,
На свариваемые поверхности с помощью сварочного башмака подается необходимое давление, обеспечивающее фиксацию деталей. Сила оказываемого давления зависит от материалов: так, для ПВД допустим широкий интервал давлений, а прочность соединения полипропилена падает при оказании слишком высокого давления.
Процесс охлаждения проходит при естественных условиях, так как принудительное охлаждение приводит к уменьшению прочности шва вследствие перепада температур.

Существует два основных типа экструзионной сварки – бесконтактный и контактный.

Бесконтактный способ сварки требует применения прижимных устройств или прессов, с помощью которых оказывается давление на соединяемые детали. Экструзия при данном способе подается из мундштука, который не вводится в разъем.

При контактном способе мундштук вводится в соединяемый разъем до контакта с кромками и перемещается вдоль стыка под углом 10-15° градусов, заполняя полость присадочной массой. Давление, создаваемое присадкой, позволяет отказаться от оказания дополнительного давления на материал. Такая сварка позволяет обеспечить потери тепла и обеспечить дополнительный нагрев соединяемых поверхностей за счет тепла от мундштука.

Выбираем аппарат для сварки полиэтиленовых труб

В последние годы полиэтиленовые (ПЭ) трубы активно завоевывают позиции на рынке водопроводных и газовых труб, становясь де-факто стандартом как для создания новых, так и для ремонта и модернизации уже существующих трубопроводов. Самым распространенным способом монтажа ПЭ труб является их сварка с применением специализированной техники. От надежности соединения труб в итоге зависит долговечность газо- или водопровода в целом, поэтому выбор аппарата для сварки полиэтиленовых труб – важная задача, которой следует уделить особое внимание.

Особенности

Выбирая аппарат для сварки труб из ПЭ, нужно четко представлять себе, какие именно работы будут производиться с его помощью. Особенности желаемого оборудования во многом будут зависеть от способа сварки, которым вы планируете пользоваться чаще всего.

Существуют четыре основных метода пайки полиэтиленовых изделий.

Стыковая сварка – этот метод является наиболее распространенным, а в его основе лежит соединение нагретых торцов труб друг с другом или с фитингами при помощи специального сварочного зеркала. Соединение встык позволяет получать довольно качественное соединение при приемлемой цене оборудования, но метод не подходит для соединения изделий с толщиной стенок меньше 4,5 мм. Применение стыковой сварки требует тщательной очистки соединяемых поверхностей, максимальной точности торцевания изделий и приложения правильного давления на трубы в процессе их соединения.
Стыковка труб в раструб (или муфтовый способ) – надежный, но менее распространенный и более дорогой метод, основанный на соединении изделий через специальную муфту. Возможны и варианты соединения между собой напрямую двух труб различного диаметра. Данный метод не применяют для прокладки трубопроводов, находящихся вне помещений.

Электромуфтовая (или терморезисторная) сварка труб – этот способ похож на стыковку в раструб, но применяемая в нем муфта содержит металлический нагревательный элемент, что способствует более равномерному нагреву соединяемых изделий и электромуфты. На каждой электромуфте нанесен специальный штрихкод, в котором зашифрованы необходимые для этой муфты параметры электрического тока, поэтому аппараты такого типа нередко оснащают сканером штрихкодов. Терморезисторный способ еще надежней (и дороже), чем муфтовый, поэтому применяется в основном в случаях, когда нужно обеспечить очень устойчивое соединение (например, при проведении трубопроводов в районах частых землетрясений). Этот метод используют для соединения труб диаметром от 20 мм с любой толщиной стенки, а требования к точности выдержки технологических параметров в нем значительно ниже, чем при пайке встык.
Экструзионная сварка – метод, подобный электросварке, при применении которого через специальный экструдер в область сварки подается нагретый полиэтилен, формирующий соединение между трубами. Прочность полученного соединения обычно не превышает 80% прочности полиэтилена, поэтому экструзионный метод обычно применяют в основном для соединения труб с другими пластиковыми изделиями и монтажа труб диаметром от 630 мм в местах, которые скорее всего не будут подвергаться высоким нагрузкам.

Все устройства для сварки полиэтилена состоят из четырех основных модулей – генератора (обычно работающего по принципу инвертора с трансформатором или импульсным источником питания), модуля контроля мощности, модуля регулировки температуры и технологического узла, в котором и осуществляется сам процесс соединения. Каждый из четырех рассмотренных выше методов сварки производится с помощью соответствующего инструмента.

Существующие для каждого из 4 способов машины можно разделить еще на 3 категории по степени автоматизации.

Ручные аппараты – обычно они самые дешевые (простейший паяльник для ручной стыковой сварки стоит от трех тысяч рублей), но и вероятность ошибки при пайке у них выше, так как они очень зависимы от человеческого фактора. Такие аппараты применяются только для соединения ПЭ труб малого диаметра, чаще всего в бытовых условиях. Обычно ручными бывают устройства для стыковой и муфтовой сварки, хотя существуют и ручные экструдеры. Терморезисторная сварка с помощью ручного аппарата практически неосуществима из-за необходимости установления определенного режима тока для каждой электромуфты.

Аппараты полуавтоматической сварки – такие устройства надежнее и дороже ручных, а роль оператора в них сводится к вводу всех требуемых характеристик сварки (среди которых толщина стенок и диаметр трубы, температура процесса сварки, время нагрева, приложения давления и охлаждения) в панель управления и контролю процесса. Полуавтоматические агрегаты изготавливаются для всех четырех видов пайки, особенно распространены полуавтоматические устройства для электромуфтовой сварки.

Автоматические станки – в таких устройствах оператор только вводит в компьютер основные параметры свариваемых труб (материал и размеры), а все необходимые характеристики компьютер рассчитывает сам с помощью специализированного ПО и передает автомату, который и осуществляет все последующие технологические операции самостоятельно. Человеку остается только правильно ввести данные и следить за тем, чтобы у автомата было достаточно расходных материалов. Цены на такие установки находятся в диапазоне от нескольких сотен тысяч до миллиона рублей, а применяются они для сварки труб любых диаметров и позволяют обеспечить наилучшее качество полученного соединения.

Полуавтоматические аппараты разделяются по типу используемого привода на механические и гидравлические. В устройствах с механическим приводом усилие, необходимое для центровки и удержания труб в процессе сварки, создается с помощью оператора, поэтому применяют их только при работе с трубами диаметром менее 160 мм. Гидравлический привод не требует приложения силы от оператора и применяется для сварки изделий любого диаметра, в том числе и больше 160 мм.

Автоматические станки сварки ПЭ труб оснащаются исключительно гидравлическим приводом.

Еще одной важной характеристикой сварочного аппарата является диаметр труб, которые он может соединять, ведь стандартные типоразмеры ПЭ труб находятся в диапазоне от 16 до 1600 мм. Например, для проведения водопровода в квартирах обычно применяют трубы диаметром от 20 до 32 мм, а вот для монтажа магистральных трубопроводов уже может понадобиться аппарат, способный паять трубы диаметром 90/315 мм и более.

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются аппараты фирм Georg Fischer (Швейцария), Rothenberger (Германия), Advance Welding (Великобритания), Eurostandard, Technodue и Ritmo (Италия), Dytron (Чехия), KamiTech и Nowatech (Польша). Существуют и российские производители устройств для сварки полиэтилена, например, завод «Волжанин», выпускающий оборудование для пайки встык изделий диаметром от 40 до 1600 мм и электромуфтовые аппараты, способные соединять трубы диаметром до 1200 мм.

Как выбрать?

Выбирая сварочное оборудование, в первую очередь нужно четко представлять планируемые объемы и условия работ.

Огромный и дорогостоящий промышленный станок будет бесполезен простому водопроводчику, а дешевый ручной аппарат ничем не поможет фирме, осуществляющей прокладку промышленного высоконапорного газопровода.
Если прокладка трубопроводов никак не связана с вашей работой, и вы просто хотите ремонтировать домашний водопровод сами – вам будет вполне достаточно простейшего ручного паяльника для пайки встык, например, Elitech СПТ-800.
Приобретая аппарат для стыковой сварки, не забудьте, что этот метод требует строго вертикальной обрезки концов соединяемых изделий, поэтому разумно будет вместе со сварочной установкой купить специальный электроторцеватель, способный обрезать трубы строго под прямым углом к их оси.
Если вы не уверены в своих навыках пайки, но не стеснены в финансах – полуавтомат для электромуфтовой сварки, например, Nowatech ZERN-800 PLUS, позволит вам не беспокоиться о возможном прорыве водо- или газопровода после выполненного вами ремонта.

Если же вы профессионал, то в первую очередь внимательно изучите характеристики используемых вами для работ труб и возможные условия их эксплуатации. Не забывайте границы применимости каждого из методов (так, осуществлять пайку встык не стоит при температуре окружающей среды ниже 15 и выше 45 градусов Цельсия) и внимательно изучайте инструкцию к любому аппарату, прежде чем приобретать его.

В случаях, когда вопрос в итоге сводится к выбору между полуавтоматом и автоматом, помните, что для правильного использования полуавтомата нужно обладать опытом расчета всех необходимых характеристик сварки по специальным таблицам и графикам. При покупке полуавтомата нужно обратить внимание на возможность протоколирования, которая позволяет сохранить настройки для сварки в одинаковых условиях (например, с использованием одинаковых фитингов), что очень экономит время при частом выполнении однотипных работ.

Некоторые полуавтоматы не содержат встроенной функции протоколирования, но могут позволять подключать для этого внешнее устройство.

Если вам предстоит работать с высоконапорным магистральным газо- или нефтепроводом, лучшим выбором будет автоматический электромуфтовый станок, например, Georg Fischer серии MSA.

Важно помнить, что эффективность применения терморезистивной сварки нередко в большей мере зависит от качества использованных муфт, чем от параметров используемого аппарата, поэтому никогда не экономьте на расходных материалах.

При финансовом планировании не забывайте, что, кроме стоимости оборудования, необходимо учитывать и стоимость расходных материалов, ведь применение электромуфтового метода для монтажа трубопровода с большим количеством соединений может значительно повысить стоимость работ по сравнению со стыковой или раструбной пайкой.

Если вы не планируете регулярное использование аппарата, можно воспользоваться услугой аренды, которую предлагают многие торгующие оборудованием для пайки полиэтилена компании.

Технологию пайки пластиковых труб вы можете узнать, посмотрев видео немного ниже.

Читайте также: