Сварка полипропилена листового экструдером

Обновлено: 18.05.2024

Всем известно, что соединение полипропилена легче всего осуществлять методом сварки. Понятие сварка полипропилена достаточно емкое. Под этим можно подразумевать пайку полипропиленовых труб и фитингов, соединение полипропилена пленочного типа, сварка полипропилена при помощи стыкового сварочного оборудования и др.

Мы же в основном будем рассматривать сварку полипропилена листового. Под этим понимают соединение листов между собой под прямым углом либо стык в стык. Существует несколько методов сварки: ручной способ, при помощи аппарата для сварки полипропилена, и автоматический, с использованием стыкового сварочного станка.

Виды оборудования для сварки

Ручная сварка полипропилена

Ручная сварка листового полипропилена, происходит при помощи оборудования для сварки полипропилена, это может быть сварочный фен или сварочный экструдер. Так же необходим сварочный пруток из полипропилена. Перед тем как приступить к сварке двух отрезков листа, их требуется зачистить мелкой шкуркой, для того чтобы придать поверхности материала шершавость. Так же следует учитывать, что для сварки полипропилена требуется теплое сухое помещение, наличие электросети, отсутствие строительной пыли.

Сварочный пруток подается в экструдер или фен, разогревается до определенной температуры, затем происходит процесс сварки двух поверхностей полипропиленового листа. После сварки требуется пять минут, для того, чтобы сварочный шов остыл. Плюсы ручной сварки в том, что оборудование и лист можно привезти на объект и варить на месте монтажа данного изделия. Это дает возможность сваривать практически любые конструкции, не смотря на негабаритный размер для транспортировки.

Сварка полипропилена на автоматическом оборудовании

Оборудование для полипропилена бюджетного варианта это сварочные фены и ручные экструдеры. В промышленных масштабах используются автоматические и полуавтоматические сварочные станки. На сегодняшний день существует множество производителей сварочного оборудования.

Лидерами по праву являются такие фирмы как: Leister (Швейцария) крупнейший производитель сварочного оборудования, Rothenberger (Германия), Munsch (Германия), FORSTHOFF (Германия). Эти компании надежно зарекомендовали себя как производители высококлассного профессионального сварочного оборудования. В нашей компании вы можете приобрести все вышеуказанные марки сварочного оборудования. Мы предоставляем гарантию производителя, а также полный спектр сервисных услуг.

Сварка листов полипропилена на автоматическом стыковом станке происходит в производственном цехе, в сухом и теплом помещении. Она хороша тем, что можно быстро и без сварочных швов сваривать (стыковать) листы между собой. Плюсы сварки на станке в том, что можно сваривать листы в рулоны длинной более 30 метров. Ширина же рулона зависит от ширины сварочного элемента данного станка. Обычно она составляет 3 или 4 метра. Таких размеров хватает для производства большинства изделий из полипропилена, что делает станок очень выгодным.

Также станок незаменим, при производстве большой партии продукции, т.к. существенно сокращает время сварки листов из полипропилена, и позволяет экономить на рабочей силе.

Сварка полипропиленовых листов

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.

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.

Оборудование для сварки пластмасс

Сварка пластика – надежный способ монтажа труб или листов на молекулярном уровне. Шов однородной структуры получается с помощью разогревающего оборудования – сварочных аппаратов. Работа с ними не требует особых навыков. Научиться самостоятельно сваривать пластик несложно. Труднее выбрать инструмент, который годится для работы в домашних условиях. При выборе учитываются плюсы и минусы каждого. Советы специалистов бывают полезны. Горячему соединению поддаются не все виды пластмасс, а только не дающие усадку при нагреве.

Виды пластика, которые свариваются

Свои свойства при расплавлении с последующим остыванием сохраняют не все разновидности пластика. Невозможна сварка пластика, который боится нагрева. Эти виды полимерных материалов называются реактопластами. Они горючие, при нагреве начинают дымить, при высокой температуре горят, обугливаются.

Хорошо свариваются только термопласты, самые распространённые из них ПВХ (поливинилхлорид), полиэтилен и полипропилен. Другие виды разогреваемых пластмасс обычно склеивают или монтируют на обрешетке. Это:

нейлон;
поливинилацетат;
поликарбонат;
полиэтилентерефталат;
полистирол.

Сварочный процесс возможен, если детали выполнены из однородного пластика. Формат особенной роли не играет. Соединять детали можно на всю толщину или на треть слоя, при меньшем шве сцепление деталей считается ненадежным. Трубные изделия чаще монтируются внахлест. Такое соединение имеет большую площадь сцепления.

Способы сварки пластика и оборудование

Для пайки пластика в домашних условиях применяется несколько методов.

Контактная сварка для пластика наиболее удобная. Не требует присадочного материала. Самый простой из них – бытовой паяльник с рабочим напряжением 220 вольт со специальной насадкой вместо жала, она обеспечивает большую площадь разогрева. Контактный метод считается универсальным, им соединяют полипропилен и полиэтилен различной плотности, формы и толщины. Сущность процесса – разогрев зоны шва до 260°C с последующим соединением деталей стыковкой или внахлест. Существует три вида оборудования для сварки пластиков: 1) когда нагревательный элемент воздействует на всю толщину детали (для листового и трубного пластика); 2) зона разогрева ограничена (соединение листов внахлест); 3) одновременно нагревается внутренняя и наружная часть соединяемых элементов (стыковка враструб).

Экструдеры выпускаются двух типов:

бесконтактный, когда подаваемую массу необходимо разравнивать специальным валиком;
контактный, когда мягкий полимер подается с усилием.

Регулировка осуществляется с учетом вида полимера, толщины присадочного прутка.

Технология сварки пластмасс феном или термопистолетом

Метод применяется для изделий любой конфигурации. Феном монтируют трубы, бамперы, бассейны, напольные покрытия и многое другое.

Феном для сварки пластика соединяют любые термопласты. Пистолет чаще применяется для соединения деталей внахлест: разогревается пространство между ними, после этого шов уплотняется, прокатывается валиком. Также соединяют детали с помощью фена, когда изделия соединяются встык, в зону шва подается присадочный пруток – он направляется поверх стыка или в него. Теперь про насадки, строительный фен для сварки прутком одновременно разогревает кромки и присадочный материал. Насадки на фены разделяются по видам:

фиксирующие перед сваркой прижимают свариваемые поверхности;
щелевые удобны при сварке кровельных материалов;
формировочные используются для прутка толще 4 мм.

Технология выполнения шва предполагает предварительную обработку кромок: их очищают, обезжиривают. С кромок, толще 2 мм, предварительно снимают фаску, чтобы было место для укладки прутка. При соединении тонких пластиков пруток подается непосредственно в зазор между деталями. Необходимо учитывать, что с применением присадочного материала образуется выпуклый шов. При необходимости лишний полимер срезается. Для образования ровного соединения необходимо соблюдать расстояние между феном и соединяемыми деталями. Скорость движения фена регулируется так, чтобы пруток и кромки успели разогреться, но не сильно оплавились. Не должно быть деформации края.

Технология сварки пластмасс экструдером

Из всех горячих методов самым экономичным и удобным считается соединение пластиковых элементов контактным экструдером, когда расплавленная масса, подаваемая в стык, прижимается направляющим соплом. Этот метод применяется для деталей с толстой стенкой. Экструдер подает уже размягченный материал. При таком способе:

уменьшается расход энергии;
улучшается теплопередача;
нет необходимости использовать прижимные устройства;
легче контролировать качество шва.

Основные этапы технологического процесса:

Разогрев свариваемых кромок до состояния вязкости разогретой массой;
Стыковка силой рук или специальными устройствами;
Естественное охлаждение соединенных деталей (их нельзя сдвигать до полного затвердевания).

Выбор сварочных прутков

Присадочный материал выбирается под тип свариваемого пластика. Он указывается в маркировке. Присадочные полипропиленовые стержни выпускаются разного сечения: треугольные, круглые. Если детали скрепляются под прямым углом, лучше выбирать треугольный стержень. Они различаются по цвету. Большим спросом пользуются черные и серые. Полиэтиленовые прутки для сварки пластика мягче, чем полипропиленовые, температура плавления ниже (от +160°C).

Присадочные материалы используются при температуре окружающей среды выше +15°C. На холоде они теряют пластичность, становятся хрупкими.

При выборе присадки необходимо обращать внимание на температуру плавления прутка или стержней. Допустимо использование незначительно отличающихся полимеров, если они сходны по режиму пластичности. Важно, чтобы присадочный материал хорошо входил в экструдер, подходил по диаметру загрузочного отверстия и выходного сопла. Для ручных экструдеров применяются прутки или стержни от 2 до 7 мм.

Заключение

Для сварки пластмасс применяется бытовое оборудование. Оно рассчитано на 200 вольт и частоту 50 Гц. Промышленные устройства лучше не приобретать. Самым простым в применении устройством считается экструдер. Для сборки домашних водоводов пользуются паяльником со специальными насадками.

Сварка пластиков

Компания Полимерсервис осуществляет продажу сварочного оборудования известных Европейских производителей Leister (Швейцария), Rothenberger (Германия), Munsch (Германия), FORSTHOFF (Германия).

В нашей компании Вы можете не только купить сварочное оборудование по выгодной цене, но и произвести гарантийный ремонт сварочного оборудования.

Сварочное оборудование для сварки пластиков

Самое популярное сварочное оборудование это ручные сварочные экструдеры и сварочные фены. Они простые в использовании, сравнительно недорого стоят и за счет небольшого веса очень удобны в использовании. При наличии такого оборудования Вы можете изготавливать изделия из листового полипропилена не только в цеху, но и на объекте.

Принцип работы оборудования заключается в подаче горячего воздуха, который нагревает свариваемые поверхности и присадку (сварочный пруток или гранулы) до расплавленного состояния, благодаря чему достигается прочное соединение свариваемых деталей.

Более подробно об особенностях использования сварочного оборудования можно узнать, ознакомившись с технологией сварки полипропилена.

Что выбрать фен или экструдер?

Если при изготовлении изделий Вы используете листовые пластики толщиной более 10мм, если Вам требуется качественное и прочное соединение и Вы располагаете бюджетом от 100 000 руб, то выбирайте сварочный экструдер. За эти деньги, аппарат будет оснащен нагревателем воздуха со встроенным контроллером температуры, у него будет хорошая мощность и производительность, а сварочный шов будет выполняться за один проход. К тому же Вы сможете регулировать обороты шнека в диапазоне от 20 до 100 процентов.

Сварочный фен дешевле сварочного экструдера в 4-5 раз, меньше по габаритам в 1,5 раза и имеет вес не более 1,3кг вместе со шнуром, в то время как даже самый небольшой экструдер весит от 4 кг.

Сварочный фен это универсальный маленький помощник, без которого не обходится ни одно производство. Расходные материалы для фена сравнительно недороги, так что его эксплуатацию может позволить себе даже начинающий сварщик. Фен отлично подходит для ремонта автомобильных бамперов и сварки емкостей с толщиной стенки до 6мм, а также в случае использования в труднодоступных местах при ремонте пластиковых изделий.

Для выполнения различных сварочных швов Вам потребуются насадки для сварки, которые Вы также можете приобрести в нашей компании.

Виды насадок для сварки пластиков

Насадки для сварки отличаются по типу шва, который будет производиться при изготовлении изделия. Шов может быть стыковой, угловой (наружный и внутренний). В зависимости от типа шва сварщик выбирает оптимальное сечение сварочного прутка, которое он будет использовать. Пруток может быть круглый, овальный, треугольный, плоский. Соответственно и насадки для сварки будут для круглого прутка, для треугольного прутка или плоскощелевая. Эти насадки можно считать насадками быстрой сварки, помимо них есть еще насадки переходники, которые используют для перехода к насадками быстрой сварки.

Насадки для сварки листового полипропилена экструдерами, также отличаются по типу швов и прутков, которые будут использоваться в работе.

Позвоните нам и наши менеджеры с
огромным удовольствием ответят на все
вопросы и посоветуют лучшие решения.

Читайте также: