Оборудование для сварки термопластов

Обновлено: 11.05.2024

Наши разработки Наши проекты Наши заказчики Производство промышленного оборудования Футеровка оборудования

Производство промышленного оборудования
Промышленные емкости
Разработки
Услуги и сервис
Футеровка оборудования
Листовые термопласты
Износостойкие направляющие
Промышленные устройства
Оборудование для сварки термопластов

События

Новый объект Наши разработки

Сварочные машины INGENIA моделей S easy / S-L easy

Сварочные машины INGENIA моделей S easy / S-L easy — это простые машины с автоматическим циклом, предназначенные для сварки листового полипропилена и полиэтилена (ширина листов — от 1 до 4 м., толщина — от 2 до 25 мм.).

При необходимости возможно оснащение машин функциями сварки профилированных листов для защитных бетонных конструкций и сварки цилиндров.

Сварочные машины INGENIA S easy / S-L easy спроектированы с учетом требований норм DVS (Ассоциация производителей сварочной техники Германии) и обеспечивают надежную сварку всех стандартных термопластов : PE- HD, PE 63/ 80/ 100, PP- H/ -B/ -R, PVC- U, PVDF и др.

Машина для стыковой сварки полипропилена и полиэтилена модели 30.12 S easy

Машины INGENIA модели xx.12 S easy — надёжные сварочные машины для стыковой сварки листового полипропилена и полиэтилена .

Цикл сварки осуществляется автоматически, основные параметры процесса содержатся в базе данных, подключенной к системе управления с PLC. Модельный ряд включает сварочные машины с рабочей шириной от 0,5 м. (модель 0,5. xx S easy) до 3 м. (модель 3 0. xx S easy), рассчитанные на сварку полипропиленовых/полиэтиленовых листов и плит толщиной до 12/15 мм.

Машины серии соответствуют требованиям DVS (Ассоциация производителей сварочной техники Германии) и стандартам ЕС и используются для сварки всех стандартных термопластов : PE - HD , PE 63/ 80/ 100, PP - H / - B / - R , PVC - U , а также PVDF.

Конструкция машины для сварки полипропилена и полиэтилена xx.12 S easy:

Основная рама машины для сварки полипропилена и полиэтилена xx.12 S easy выполнена из стальных профилей прямоугольной формы. Подгонка и шлифовка столов производится после завершения монтажа.

Конструкция сварочных машин позволяет устранить недочеты в сварочном шве, вызванные торсионными усилиями и нагрузкой даже при максимальной частоте работы. Механический привод узлов машины осуществляется непосредственно от пневматических цилиндров. Высокая точность работы достигается использованием надежных шарикоподшипников, покрытых долгосрочной смазкой, рассчитанной на весь срок эксплуатации.

В качестве материала исполнения прижимной балки применяется цельный полый металлический профиль со встроенными пневматическими цилиндрами. Усилия на детали передаются неповоротными алюминиевыми пластинами с противоскользящим покрытием. Тефлоновое покрытие нагревательного элемента обеспечивает его длительную бесперебойную работу при температуре до 260 ºC.

Пульт управления находится в передней части сварочной машины и включает кнопки управления и панель стандартного PLC.

Принцип работы машины для сварки полипропилена и полиэтилена xx.12 S easy:

Всем процессом сварки руководит стандартный PLC производства MOELLER. Элементы управления находятся на пульте управления. Ввод времени сварки осуществляется с помощью расположенных на пульте часов, возможна установка индивидуального времени сварки оператором. Усилия при сварке регулируются вручную с помощью клапана регулировки давления.

Для удобства крепления в основное оборудование включен педальный выключатель. Но при любой степени автоматизации цикл сварки выполняется на машине в автоматизированном режиме.

Технические характеристики стандартной сварочной машины INGENIA, модель xx.12 S easy:

Оборудование для сварки термопластов

ГОСТ EN 13705-2015

Оборудование для сварки нагретым газом и экструзионной сварки

Welding of thermoplastics. Equipment for hot gas welding and extrusion welding

* В ИУС N 10 2016 г. и на официальном сайте Росстандарта

ГОСТ EN 13705-2015 приводится с МКС 25.160.30, здесь и далее. -

Примечание изготовителя базы данных.

Дата введения 2017-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным автономным учреждением "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им.Н.Э.Баумана" (ФГАУ "НУЦСК при МГТУ им.Н.Э.Баумана"), Национальным агентством контроля сварки (СРО НП "НАКС"), Ассоциацией сварщиков полимерных материалов (АСПМ) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 364 "Сварка и родственные процессы"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 сентября 2015 г. N 80-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 мая 2016 г. N 302-ст межгосударственный стандарт ГОСТ EN 13705-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 г.

5 Настоящий стандарт идентичен европейскому стандарту EN 13705:2004* "Сварка термопластов. Оборудование для сварки нагретым газом и экструзионной сварки" ["Welding of thermoplastics - Machines and equipment for hot gas welding (including extrusion welding)", IDT].

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Европейский стандарт разработан техническим комитетом по стандартизации CEN/TC 249 "Пластмассы".

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного европейского стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.6).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных европейских стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Июль 2020 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает основные требования к оборудованию для сварки нагретым газом и экструзионной сварки с предварительным нагревом, применяемому для соединения заготовок, изготовленных из термопластов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения).

EN 562, Gas welding equipment - Pressure gauges used in welding, cutting and allied processes (Оборудование для газовой сварки. Манометры, используемые при сварке, резке и родственных процессах)

Заменен на EN ISO 5171:2010.

EN ISO 2503, Gas welding equipment - Pressure regulators for gas cylinders used in welding, cutting and allied processes up to 300 bar (ISO 2503:1998) (Оборудование для газовой сварки. Редукторы для газовых баллонов, применяемых при сварке, резке и аналогичных процессах с давлением газа до 300 бар)

3 Требования

3.1 Общие требования

3.1.1 Маркировка

Оборудование должно иметь четкую маркировку содержащую: сведения о производителе, тип оборудования, серийный номер или заводской номер, рабочие параметры и параметры электрического подключения.

3.1.2 Документация

Требования к эксплуатации и обслуживанию должны быть установлены для каждой единицы оборудования. Документация, как минимум, должна содержать:

- техническое описание оборудования;

- параметры используемых сварочных насадок;

- диагностику неисправностей и рекомендации по их устранению.

Рекомендуется указывать в документации перечень возможных неисправностей и ошибок с указанием причин их возникновения и способов их устранения.

3.1.3 Приспособления - насадки

Сварочные насадки должны быть надежно закреплены во время работы и быть легко заменяемыми. Материал для изготовления сварочных насадок должен быть устойчив к коррозии и окислению, не должен крошиться, не допускается использование меди или медных сплавов.

ГОСТ Р 56155-2014

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Экструзионная сварка труб, деталей трубопроводов и листов

Welding of polymeric materials

Extrusion welding of pipes, piping parts and panels

Дата введения 2016-01-01

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным автономным учреждением "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им.Н.Э.Баумана (ФГАУ "НУЦСК при МГТУ им.Н.Э.Баумана"), Национальным Агентством Контроля Сварки (СРО "НП НАКС"), Ассоциацией сварщиков полимерных материалов (АСПМ)

4 Настоящий стандарт разработан с учетом технических требований норм Немецкого союза по сварке и смежным технологиям DVS 2207-4:2005* Сварка термопластов. Экструзионная сварка труб, деталей трубопроводов и листов (DVS 2207-4:2005 Welding of thermoplastics. Extrusion welding of pipes, piping parts and panels. Processes and requirements)

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Настоящий стандарт разработан в целях повышения конкурентоспособности и качества продукции, выполненной с применением экструзионной сварки, а также в целях гармонизации национальных стандартов по сварке полимерных материалов с международными нормами.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к выполнению экструзионной сварки труб, листов, емкостей и трубопроводных конструкций при производстве емкостного оборудования и бетонных конструкций, изолированных термопластичными полимерными материалами.

Настоящий стандарт не распространяется на экструзионную сварку труб, используемых в качестве гидрозащитных оболочек в теплоизолированных конструкциях трубопроводов и геомембран, применяемых при строительстве земляных и гидротехнических сооружений.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 11645-73 Пластмассы. Метод определения показателя текучести расплава термопластов

ГОСТ ISO 1167-1-2013 Трубы, соединительные детали и узлы соединений из термопластов для транспортирования жидких и газообразных сред. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 1. Общий метод

ГОСТ Р 54792-2011 Дефекты в сварных соединениях термопластов. Описание и оценка

ГОСТ Р 55142-2012 Испытания сварных соединений листов и труб из термопластов. Методы испытаний

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 присадочный полимерный материал: Полимерный материал в виде прутка, ленты, порошка или гранул, преобразуемый в расплав, или в виде раствора, который совместно с расплавленным свариваемым материалом заполняет разделку шва в процессе сварки.

3.2 сварочная насадка: Сменная насадка на сварочном экструдере, которая направляет расплав присадочного полимерного материала в зону сварки, создает необходимое давление и формирует поверхность сварного шва.

3.3 сварочный экструдер: Устройство для плавления присадочного полимерного материала и подачи расплава в зону сварки.

3.4 экструзионная сварка: Сварка, при которой расплавленный присадочный полимерный материал подается в зону сварки из сварочного экструдера.

4. Общие требования

4.1 Основные положения

4.1.1 При экструзионной сварке соединение свариваемых деталей выполняют путем подачи расплавленного присадочного полимерного материала в зону сварки, где он взаимодействует с поверхностями предварительно нагретого, как правило, горячим воздухом до расплавленного состояния материала этих деталей.

4.1.2 Экструзионная сварка, выполняемая с использованием присадочного полимерного материала, имеющего форму прутка или гранул, может производиться в ручном или полуавтоматическом режиме.

4.1.3 Форма поверхности сварочной насадки должна соответствовать форме сварного шва.

4.1.4 Для нагрева свариваемых деталей и присадочного прутка, кроме горячего воздуха, могут применять нагретые инертные газы.

4.1.5 Количество расплава присадочного полимерного материала, выходящего из сварочного экструдера, определяет максимальный размер сварного шва и линейную скорость сварки при соблюдении требований к предварительному нагреву соединяемых поверхностей.

4.1.6 Необходимое давление при сварке создается за счет свойств расплавленного присадочного полимерного материала, геометрических параметров сварочной насадки и воздействия сварщика на сварочный экструдер.

4.1.7 Экструзионная сварка может выполняться с непрерывной и с периодической подачей расплава.

4.1.8 Результаты сварки оформляют протоколом по форме, в соответствии с Приложением А.

4.2 Экструзионная сварка с непрерывной подачей расплава

4.2.1 При экструзионной сварке с непрерывной подачей расплава предварительный нагрев свариваемых материалов в зоне сварки осуществляют устройством для подачи нагретого газа (воздуха), которое является частью сварочного экструдера.

4.2.2 Расплав присадочного материала должен непрерывно выходить из сварочного экструдера и при помощи сварочной насадки прижиматься к расплавленным поверхностям соединяемых деталей (см. рисунок 1), заполняя весь объем разделки шва.

4.2.3 Скорость заполнения разделки шва расплавом присадочного материала должна совпадать с линейной скоростью сварки.

Рисунок 1 - Схема сварки с непрерывной подачей расплава с использованием оборудования I типа

4.3 Экструзионная сварка с периодической подачей расплава

4.3.1 При сварочном процессе с периодической подачей расплава расплавленный в сварочном экструдере присадочный материал направляется в приемное приспособление, из которого поступает в предварительно расплавленную нагретым газом разделку шва, где под давлением пресс-инструмента формируется поверхность шва (см. рисунок 2).

Рисунок 2 - Схема сварки с периодической подачей расплава на оборудовании II типа

4.3.2 Данный процесс сварки следует применять в случае ограниченного рабочего пространства и при невозможности проведения экструзионной сварки с непрерывной подачей расплава.

5 Оборудование для экструзионной сварки

5.1 Состав оборудования

Оборудование для экструзионной сварки состоит:

- из пластифицирующей системы (экструдера или нагревательной камеры), предназначенной для преобразования присадочного материала в расплав;

- из системы предварительного нагрева, предназначенной для расплавления поверхностей свариваемых деталей (как правило, в качестве теплоносителя используется нагретый воздух);

- из сварочной головки для размещения сварочной насадки и сопла системы предварительного нагрева;

- из сварочной насадки, предназначенной для направления расплава присадочного полимерного материала в зону сварки и формирования поверхности шва (в сварочном процессе с периодической подачей расплава указанные функции выполняет пресс-инструмент и приемное приспособление).

5.2 Оборудование I типа

5.2.1 В оборудовании I типа все его элементы сформированы в единый блок.

5.2.2 Присадочный материал применяют в форме прутка круглого сечения или гранул.

Гранулированный присадочный материал рекомендуется применять в сварочном оборудовании высокой производительности (см. рисунок 1).

5.3 Оборудование II типа

5.3.1 В оборудовании II типа сварочный экструдер и сварочная головка конструктивно разделены.

Для сварки экструдер и сварочная головка соединены между собой транспортировочным подогреваемым шлангом, который осуществляет подачу расплава присадочного полимерного материала в зону сварки (см. рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема сварки с непрерывной подачей расплава с использованием оборудования типа II

5.3.2 Для сварочного процесса с периодической подачей расплава в оборудовании II типа расплав присадочного материала извлекается из экструдера и перемещается в зону сварки с помощью ручного приемного приспособления (см. рисунок 2).

5.3.3 Оборудование II типа имеет высокую производительность, его рекомендуют применять в стационарных условиях из-за его размеров.

5.3.4 В качестве присадочного материала следует применять гранулированный материал.

5.4 Оборудование III типа

5.4.1 Оборудование III типа состоит из устройства подачи сварочного прутка, нагревательной камеры и системы предварительного нагрева поверхностей свариваемых деталей (см. рисунок 4).

5.4.2 Сварочный пруток поступает в нагревательную камеру, где происходит его расплавление с дальнейшим продавливанием расплава в зону сварки к сварочной насадке.

5.4.3. Оборудование III типа, как правило, компактнее оборудования I и II типов, но имеет меньшую производительность, его рекомендуют использовать для сварки тонкостенных изделий.

Рисунок 4 - Схема сварки с непрерывной подачей расплава с использованием оборудования типа III

6 Требования к форме сварных швов

6.1 Сварные швы, выполненные экструзионной сваркой, должны соответствовать следующим требованиям:

- перекрещивающиеся сварные швы должны располагаться в шахматном порядке;

Полный текст этого документа доступен на портале с 20 до 24 часов по московскому времени 7 дней в неделю .

Также этот документ или информация о нем всегда доступны в профессиональных справочных системах «Техэксперт» и «Кодекс».

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.

Аппараты для сварки пластика и полимеров

Сварка пластика и других полимерных материалов — один из методов создания неразъемного соединения элементов конструкции, в результате чего между соединяемыми поверхностями исчезает граница раздела, превращаясь в размытый переходный слой. Предварительно нагретые струей разогретого газа соединяемые поверхности пластика приводят в контакт с нагретым присадочным материалом или друг с другом.

Способы сварки полимеров и пластмасс:

1) Сварка пластика нагретым инструментом. В результате контакта с металлическими брусками, лентами, дисками, пластинками или с др. инструментом соединяемые детали нагреваются, затем спрессовываются и охлаждаются. Инструментом может быть нагрета как внешняя поверхность деталей, так и сами соединяемые поверхности. В первом случае различают контактно-тепловую сварку прессованием (детали нагревают и спрессовывают одновременно) и термоимпульсную сварку. Контактно-тепловую сварку используют в мелкосерийном производстве, при ремонтных работах, а также при сварке фторопласта-4 (в промышленных условиях этот полимер сваривают только таким методом). Термоимпульсная сварка применяется для соединения пленок, обычно полиолефиновых, толщиной 20—250 мкм. Сварку можно проводить внахлестку или в торец; нахлесточные швы имеют более высокую прочность при растяжении.

2) Диффузионная сварка полимеров. Основные параметры диффузионной тепловой сварки — температура нагрева материала, продолжительность и давление контакта. Необходимо добиться молекулярного контакта по всей поверхности соединения, тогда можно считать сварку завершенной. При сварке деталей из аморфно-кристаллических полимеров с низкой молярной массой или при использовании присадочного материала сварное соединение образуется при низких давлениях практически мгновенно после разогрева шва до температуры сварки.

3) Сварка пластика нагретым присадочным материалом. Присадочный материал поступает из нагревательного устройства в зону соединения, где сплавляется с контактирующими с ним поверхностями, отдавая при этом им часть тепла. Для получения нахлесточного или прямолинейного стыкового шва на изделиях большой протяженности обычно используют экструдируемый присадочный материал. При получении коротких стыковых швов с У-образной разделкой кромок (например, при футеровке резервуаров), применяют портативное переносное оборудование типа экструзионного пистолета или так называемого экструдера. Предварительный подогрев соединяемых поверхностей способствует ускорению сварки и повышению качества швов.

4) Высокочастотная сварка пластика. Способ основан на диэлектрическом нагреве приведенных в контакт свариваемых материалов. Сварка возможна с применением присадочного материала и без него. Достоинства способа связаны с особенностями диэлектрического нагрева: высокой скоростью, равномерностью, возможностью избирательного подвода тепла.

5) Ультразвуковая сварка полимерных материалов. Способ сварки основан на нагреве соединяемых поверхностей в результате превращения энергии механических ультразвуковых колебаний с частотой 15—50 кгц в тепловую. При ультразвуковой сварке детали можно сваривать в отдельных точках (точечная сварка), одновременно по всему контуру шва (контурная сварка), а также при шаговом или непрерывном перемещении материала или инструмента.

6) Сварка трением. Детали нагреваются в результате выделения теплоты от трения. По способу создания трения различают сварку вращением, инерционную сварку и сварку вибротрением.

Сваркой вращением соединяют стержни и трубы, а также присоединяют цилиндрические детали к плоским и фасонным.Основным достоинством этого способа является высокая скорость образования шва. Прочность соединений близка к прочности свариваемого материала. Установки для сварки вращением изготовляют на базе токарных или сверлильных станков.

Инерционная сварка происходит при вращении деталей за счет энергии, запасаемой вращающимся маховиком (его масса составляет 1—2 кг на 1 см2 свариваемой поверхности).

Сварка вибротрением осуществляется в результате прямо- или криволинейных колебаний одной летали относительно другой при их плотном контакте. Продолжительность сварки, не зависящая от толщины детали, — несколько секунд.

7) Сварка пластика с применением ИК-излучения. Этот способ сварки основан на нагреве соединяемых поверхностей в результате передачи полимерному материалу энергии от источника ифракрансых лучей.

8) Лазерная сварка пластика. Луч лазера, сфокусированный в пятно диаметром около 1 мм, направляется перпендикулярно свариваемому пакету. Для сварки пригодны СО2-лазеры, создающие практически непрерывное излучение, которое хорошо поглощается полимерами, и обеспечивающие непрерывный процесс сварки. Лазерная сварка особенно пригодна для пленок толщиной 12—500 мкм.

9) Сварка пластика и полимеров с помощью растворителей. Применим в случаях, когда тепловая сварка может нарушить форму и изменить размеры деталей, а также в мелкосерийном производстве и при необходимости соединения прозрачных термопластов (полиакрилатов, поликарбоната, полистирола), сварные швы которых должны иметь не только достаточно высокую прочность, но и хороший внешний вид.

10) Химическая сварка пластика. Тепло, необходимое для химической сварки, наиболее целесообразно генерировать высокочастотным полем или ультразвуком. Высокая скорость и локальность нагрева исключают возникновения в материале нежелательных побочных процессов (напр., деструкция). В принципе технология сварки не отличается от технологии высокочастотной или ультразвуковой диффузионной сварки. Выбор условий сварки определяется химической природой полимера.

Читайте также: