Сварка листов пп и пнд
Обновлено: 19.09.2024
Листовой полипропилен – современный конструкционный материал с отличными характеристиками. Он используется в строительстве как изоляционный материал, кроме этого из него делают бассейны, различные емкости, вентиляционные короба, используют для отделки индивидуальных очистных блоков.
Сварка полипропилена надежней механического крепления листов и склейки. Разогрев до температуры плавления обеспечивает прочность соединений, швы герметичны, не пропускают воду, не деформируются в процессе эксплуатации. Существует несколько технологий температурного соединения листового полимера, все они будут описаны ниже. Для этого применяется специальное оборудование, для работы с ним требуются определённые знания.
Свойства и виды полипропилена
Композитные и монолитные плиты создаются из полимерного материала, получают их путем прокатки, которые уплотняют пористую структуру, придают форму, создают гладкую поверхность. Основные характеристики листа:
- высокая прочность на разрыв, сжатие, кручение;
- низкий удельный вес, не более 0,92 г/см 3 ;
- небольшой коэффициент расширения, сохраняет однородность структуры в температурном диапазоне от +80 до -40°С;
- экологическая безопасность, не выделяет вредных компонентов;
- химическая нейтральность к агрессивным средам кислотной и щелочной природы;
- гидрофобность: материал не впитывает влагу;
- стойкость к ультрафиолету;
- диэлектричность.
Материал легко монтируется с помощью крепежа, поддается резке, фрезеровке, сварке, склейке. Лист выпускается трех видов:
- плотный – имеет гомогенную структуру;
- ячеистый – рыхлый, обладает шумоизоляционными свойствами;
- вспененный – используется как утеплитель.
Технология сварки
При температурном соединении не нарушается структура полимера, сцепление соединяемых деталей происходит за счет процесса взаимодиффузии. Сварка полипропиленовых листов заключается в разогреве стыка до вязко-текучего состояния. При выборе оборудования необходимо учитывать, что при медленном разогреве в местах соединений материал дает усадку, от этого страдает качество шва. Температура сварки зависит от вида инструмента. Для монтажа листов используется полиффузный метод, когда разогреваются стыки. Еще соединение делается с помощью экструдера. Разогреть полипропилен можно воздушным пистолетом (феном).
Имея необходимое оборудование, соединять листы можно своими руками.
Методы ручной сварки листового полипропилена
При монтаже используются два инструмента: сварочный экструдер для полипропилена и фен. Между свариваемых листов укладывается полипропиленовая проволока или пруток для сварки. Он выбирается по виду монтируемого материала, должен соответствовать ему по классу материала, виду изготовления.
Для сварки полипропилена феном нужен инструмент большой мощности, разогрев проводится в течение 5–10 минут. До этого необходимо подготовить поверхности соединяемых частей: зачистить их мелкой шкуркой, чтобы образовались неровности. Затем под углом 45°срезается кромка. Для непрерывной укладки прутка используется насадка, фен для сварки обычно ими укомплектован. Их недолго сделать из жести самостоятельно. В процессе стык разогревается до 180°С, поэтому феном для сварки полипропилена монтируют листы толщиной до 20 мм. Для листов свыше 16 мм применима сварка экструдером, это более надежный способ соединения. Инструмент разогревает лист до 270°С, он оснащен специальными насадками, которые применяются при монтаже сложных геометрических форм. Работать им необходимо быстро, чтобы лист не расправлялся. Если на агрегате две насадки, включать обе сразу не рекомендуется.
Принцип работы экструдера заключается в разогреве прутка до однородной консистенции, при этом одновременно разогревается стык и выдавливается экстрадированный полипропилен. Есть модели экструдеров, куда вместо прутка можно закладывать гранулы. Они размягчаются в пластификаторе и прессом подаются в рабочую зону. Получается очень качественный и прочный шов.
Автоматическая сварка
Для соединения листов созданы сварочные станки. Это оборудование для сварки создает ровный диффузный шов за счет касания стыка нагревательным элементом. Автоматический паяльник нужен при большом объеме работ. Температура регулируется в зависимости от структуры листа, на автомате можно производить сварку листов полипропилена толщиной от 16 мм.
Склеивание листового полипропилена
Изделия с неровными поверхностями скрепляют химическим способом. Этот метод применяется редко из-за того, что полипропилен – трудносклеиваемый материал, для него нужен специальный состав, традиционные смеси для пластика не годятся, необходимо обращать на это внимание. Клей бывает нескольких видов:
- термоактивный на основе полифенольных смол или двухкомпонентный, с отвердителем или твердеет при нагреве;
- термопластичный однокомпонентный, на упаковке обязательно указывается температура отвердевания.
Вторая проблема склейки – предварительная разметка всех деталей перед сборкой, любая ошибка приведет к большой потере материала, работу придется начинать заново. Метки делают на соединяемых частях с торцов, чтобы поверхность оставалась чистой.
Сварка листового полипропилена
Благодаря своим уникальным свойствам листовой ПП пользуется все более растущим спросом у разных категорий потребителей.
Полипропиленовые листы используются для изготовления различных предметов для быта и промышленности как разнообразные емкости для пищевых и непищевых продуктов, чаши для бассейнов, на предприятиях разной направленности, таких как электронная, химическая, пищевая, радиотехническая, металлургическая и многое другое. Благодаря своим уникальным свойствам материал пользуется все возрастающим спросом у разных категорий потребителей.
Технология сварки листового полипропилена
Сварка листов – процедура соединения кромок деталей, которая выполняется путем нагрева материала до вязко-текучего состояния. Процедуру можно провести в специальных цехах, где есть необходимое автоматическое промышленное оборудование или в быту профессиональными или полупрофессиональными аппаратами.
Известны три способа сварки полипропилена:
- Экструдером;
- Феном;
- Полифузионным методом.
Экструзионная сварка
Небольшой компактный и эргономичный аппарат, который работает с использованием разноразмерных насадок. Идеален для соединения объемных элементов со сложной конструкцией, труб ПВХ или мембранной кровли.
Технология работы заключается в подаче горячего воздуха на кромку, которая при этом становится мягче и пластичнее. На шов обязательно подается сварочный пруток (полипропиленовая проволока), который может быть разных форм сечений, размеров и цветов. Проходя через насадку, пруток размягчается и перемешивается с основой, в результате чего получается однородное вещество. Таким образом, можно надежно соединять листы как большой толщины, так и тонкие.
Сварка феном
Аппарат, который используется при данной технологии, нагревает поток воздуха до 170-180 о С. Применяется в случаях, когда толщина листов не превышает двух сантиметров, когда размер элементов не очень большой, а готовая конструкция не будет подвергаться повышенному давлению и нагрузкам.
Фен, как и экструдер, работает с использованием полипропиленового прутка. Иногда для заполнения большого шва может понадобиться использовать несколько слоев прутка, которые укладываются поочередно.
Полифузионный метод
Заключается в использовании специального габаритного станка, который устанавливается на подвижные сварочные столы. С обеих сторон укладываются листы, которые надежно фиксируются прижимным устройством. Аппарат управляется мастером, который задает параметры длины и толщины полипропиленовых листов. Края листов прижимаются к нагревательному элементу, доведенного до заданной температуры, и потом прижимаются друг к другу. Полученный шов является очень качественным, прочным и долговечным.
Полифузный метод признан самым лучшим для сварки полипропиленовых листов разного размера и толщины.
Выбирать сварочный аппарат в ПЛАСТ.РУ нужно с учетом характера и интенсивности его использования. У нас большой выбор различных бытовых и промышленных моделей от ведущих мировых производителей, которые предлагаются с гарантией и быстрой доставкой во все регионы страны.
Сварка листовых пластиков
Сварка пластиков – это наиболее удобный и наименее дорогой способ соединения пластиковых элементов. В некоторых случаях альтернатив и вовсе не бывает (когда соединение при помощи клея невозможно). К тому же, горячая сварка пластиков выполняется массово, как специалистами в промышленных организациях, так и обычными людьми, по мере необходимости. Конечно, при наличии всего сопутствующего инструмента, с учетом развития отрасли и распространения фирменных аксессуаров нет никаких проблем.
Есть огромное количество способов сварки полимеров. Большинство из них можно сразу разделить на пару условных групп: сварка при помощи нагрева и без помощи аппаратов горячего воздуха. Наиболее активно используемый метод, это нагрев материала до вязкотекучего состояния. Но даже в этом случае используется несколько видов нагрева и приборов:
Световое или лазерное излучение
Ток высокой частоты
Все полимеры также дополнительно разделяются на термопласты и реактопласты. Термопласты прекрасно подходят для сварки, так как не меняют свой состав в процессе нагрева, а после остывания принимают еще и обратно все свои физические свойства. Реактопласты, наоборот, принимают свои свойства единственный раз во время изготовления и больше их нельзя подвергать нагреву, после которого их структура не восстанавливается.
При взаимодействии с нагревающим элементом, структура термопласта становится мягкой и податливой, при этом происходит смешение двух отдельных объектов термопластов в один единый. Так образуются неразрывные швы высокой прочности.
Сварка нагревающими аппаратами
Одним из самых простых способов передачи тепла является прямой контакт свариваемых поверхностей пластиков с самим нагревательным прибором или (в случае воздушных аппаратов) нагретых струй воздуха. Из-за простоты техпроцесса и доступности аппаратов, и аксессуаров к ним, они широко распространена.
Вначале проходит разогрев, в качестве первого этапа. При этом оплавленные края надежно соединяются между собой.
Контакт нагретых пластиков и свариваемых деталей удерживается с определенным усилием на какое-то время.
Во время разогрева необходимо, чтобы контактируемые поверхности имели проплавление на определенную глубину. Это также нужно для того, чтобы избежать работы с любыми неровностями поверхностей.
Существует перечень технологических параметров сварки пластмасс:
Температура нагревательного элемента (или среды)
Усилие прижатия инструмента к детали
Усилие сжатия свариваемых деталей
Продолжительность давления после окончания сварки
Чрезвычайно важно максимально очистить контактирующие поверхности для нанесения качественного шва. Т.к. вкрапления иных материалов, грязи, пыли внутрь шва негативно скажутся на его надежности. Если поверхность покрыта маслянистыми выделениями, их удаляют соответствующими растворителями (безопасными для самого полимера). Если отчистить невозможно, или край объекта слишком неровен, его просто срезают для образования ровного, чистого среза.
Сварка нагретым газом
При сварке газом все тепло идет от нагретого газа, который уже передает его, выходя из сопла аппаратов и термофенов самых разных конструкций. При этом, в качестве теплоносителя выступает, как правило: аргон, углекислый газ, азот и, конечно же, воздух. Выбор газа зависит именно от свойств пластика, который будет подвергаться сварке. Например, некоторые виды пластиков сильно подвержены действию кислорода, и поэтому более качественные швы получаются при выборе газа, наподобие аргона.
Технология сварки пластиков газом предусматривает два варианта: при использовании присадочного материала и без его использования. Когда используется пруток, его диаметр, обычно, составляет 2 – 6 мм. Присадку обязательно изготавливают из того материала, который планируется сваривать. В некоторых случаях, в пруток добавляют специальные пластификаторы, повышающие качество сварки.
На схеме показаны: а - сварка без насадок, б - сварка с насадкой для твердых термопластов, в - сварка с насадкой для мягких термопластов, г - сварка с насадкой для твердых и мягких термопластов. 1а - стандартное сопло, 1б - производительное сопло, 2 - основной материал, 3 - прижимной ролик, 4 - присадочный пруток, 5 - направляющий канал, P - направление давления на присадочный материал, V - направление сварки.
К основным технологическим параметрам сварки газом с использованием прутка относятся:
Расход и уровень температуры газа
Используемые материалы и размеры сечения прутка
Угол наклона подаваемого прутка
Усилие прижима присадки
Угол нагревающего аппарата к плоскости детали
Скорость производимых сварочных работ
Температура газа на выходе не должна превышать на 50 – 100 градусов Цельсия выше, чем температура вязкотекучести полимера. Расстояние между соплом и материалом должно быть 5 – 8 мм и удерживаться статично, на протяжении всего процесса сварки.
При угле наклона прутка свыше 90 градусов, материал положенный в шов будет удлиняться и может повредиться при охлаждении. При угле менее 90 градусов пруток будет нагреваться быстрее полимерного материала, при этом увеличится расход прутка, а в шве возникнет внутреннее напряжение. Прочность подобного шва может уменьшаться.
Угол наклона оси горелки к плоскости изделий составляет 55-65 градусов, а затем уменьшается до 45 градусов. При этом струя газа направлена на основной материал, т.к. его масса свыше массы прутка. Скорость сварки может сильно колебаться и доходить вплоть до 15 м/ч.
Сварка экструдером
Возможен и другой вид сварки, при помощи экструдера, которая производится готовым расплавом. И вместо специальной «прожарки» сразу используется тепло расплавленного присадочного материала, создающего шов.
Сварка осуществляется только если температура расплава находится на 50 градусов выше, чем температура свариваемого основного материала. Существует два типа сварки: бесконтактный и контактный.
При бесконтактном способе прижим осуществляется специальным валиком, тогда как при контактном способе это происходит при давлении самой насадкой экструдера, как и показано на рисунке.
Сварка полиэтилена и полипропилена (ПЕ, ПП)
Такие материалы как полиэтилен и полипропилен являются самыми часто встречаемыми термопластами, что обусловлено их основными свойствами. Это распространенные полимеры, которые стоят недорого, легко свариваются с применением горячих видов сварки. Область применения данных полимеров также огромна, от пленок и труб, до изоляции, деталей для строительства и даже пищевых емкостей и контейнеров.
Важно отметить, что для ПП и ПЕ подходят далеко не все виды сварки. Так, к примеру, нельзя произвести сварку токами высокой частоты, а также при использовании растворителей, что обусловлено структурой этих материалов. А вот использование аппаратов горячего воздуха (или экструдеров) наоборот, приветствуется.
Сварка пластика с использованием растворителей
Существует еще один тип сварки для полимеров, при использовании растворителей. Для этого специалисту потребуется выполнить определенный ряд действий: смачивание свариваемых краев в растворителе, ожидание пока материал разбухнет под химическим действием и станет мягким, использование давления для сцепления и отвердевания сварочного шва. Такой вид сварки используется совокупно с аморфными полимерами, которые хорошо подходят для этой задачи. Материалы имеющие кристаллическую структуру, как правило, также имеют высокую сопротивляемость растворителям.
Для смачивания двух поверхностей, как правило, используют обычную губку или другой, схожий материал. Количество растворителя не должно быть большим, чтобы не вызывать разрушающих материал подтеков. Сразу после смачивания и размягчения, обе поверхности должны быть немедленно присоединены друг к другу. Иногда также используют дополнительный нагрев для ускорения испарения растворителя. В целом, сварка пластиков методом растворителей проста и дешева, однако из-за ядовитых паров от самих растворителей, применяется редко, фактически, только в тех случаях, когда другие методы не работают.
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.
Промышленное и профессиональное оборудование для сварки полипропиленового листа
Листы соединяются «стык в стык» или под углом. Процедура в ручном режиме осуществляется специальными домашними аппаратами фенами или экструдерами или промышленными автоматическими и полуавтоматическими станками.
Самым эффективным способом сварки листов из пропилена, признана полифузионная сварка на специальных автоматических и полуавтоматических станках промышленного назначения, которые используются в промышленных масштабах. На рынке представлены огромное количество брендов, предлагающих продукцию разного качества и функциональности. На нашем сайте представлен большой выбор частной и промышленной качественной аппаратуры и с гарантией по доступным ценам.
Сварочный станок достаточно габаритен и устанавливается в специальном производственном цехе, который должен быть сухим и теплым. Основным преимуществом использования автоматического оборудования – быстродействие, производительность и отсутствие швов между стыками. Установки могут работать с листами в рулонах более тридцати метров при ширине 3-4 метра. Полипропилен, который используются в промышленных масштабах, применяется для изготовления большого количества специализированных изделий, и применение профессионального сварочного оборудования очень выгодно, особенно при изготовлении большой партии продукции, так как время на их изготовление значительно сокращается, и, к тому же, можно хорошо сэкономить на рабочей силе.
Ручная сварка листов из полипропилена
Оборудование для ручного использования бытового или профессионального класса отличается компактными размерами, удобством управления, функциональностью и достаточной мощностью для формирования прочного и качественного шва. Для ручных аппаратов применяют и специальный полипропиленовый пруток. Листы перед соединением на стыках должны обрабатываться мелкой шкуркой, чтобы повысить их адгезивные свойства. Особое внимание должно уделяться обстоятельствам, в которых будет происходить процедура сварки, а именно процесс может осуществляться исключительно в теплом и сухом помещении, без мусора и пыли. Оборудование является электрическим, поэтому надо позаботиться о наличие электропитания.
Принцип действия достаточно прост и может быть быстро изучен. В экструдер или фен подается сварочный пруток. Далее он нагревается до заданной температуры и выполняется непосредственная сварка листов из полипропилена. Важно дать остыть сварочному шву после его наложения в течение не менее пяти минут. Это гарантирует качественность и долговечность шва.
Профессиональные экструдеры и фены для сварки пластиковых труб, ПВХ мембран, полипропиленовых листов и прочих полимерных изделий обладают компактными габаритами, что делают их очень мобильными. Для тех, кто оказывают специализированные услуги на профессиональном уровне это очень удобное оборудование, которое можно взять с собой на любой объект, при этом качество шва на том же высоком уровне, как и у профессиональных установок. Кроме того, они могут сварить практически любые пластиковые конструкции.
Профессиональное и функциональное оборудование для сварки
Читайте также: