Экструзионная сварка
Для сварки и изготовления соединительных деталей диаметром более 630 мм применяется экструзионная сварка – одна из разновидностей сварки расплавом (рис. 6). При экструзионной сварке расплав непрерывно подается в зону сварки. Расплав можно получить двумя способами: путем нагрева гранулированного материала и подачи его через экструдер или путем нагрева прутка в устройствах прямоточного типа и последующего выдавливания его в зону сварки. Присадочный материал должен быть аналогичен свариваемому и его температура в зоне плавления на 40 – 80 С выше температуры текучести полимера. При повышении сварочного давления температуру присадочного материала можно снизить. Интервал рабочих температур в зоне сварки составляет 240 – 280 С для ПВД. Если предварительно подогреть свариваемые поверхности, то можно снизить температуру присадочного материала в зоне сварки до 200 – 270 С для ПВД, а также получить более качественное соединение.
Кромки соединений обрабатываются так, чтобы угол раскрытия составлял 70 – 90 , зазор между кромками должен быть 1.5 – 2.5 мм. Сварка без зазора может привести к непроплавлению корня шва.
Для уменьшения теплопотерь при сварке без предварительного подогрева свариваемых поверхностей расстояние от сопла нагревательного устройства до шва принимается не более двухкратного значения диаметра прутка. Специальным роликом или ползуном с адгезионным покрытием присадочный материал прикатывается и уплотняется в шве. Для предупреждения возникновения внутренних усадочных пустот в результате неравномерного охлаждения в шве большой массы полимера экструдированный в шов расплав покрывают снаружи теплоизолирующим материалом.
Рис. 6. Схемы устройств для экструзионной сварки:
- с использованием гранул (вверху, поз. 1 – 5);
- с использованием прутка (внизу, поз. 5 – 9);
1 – бункер; 2 – шнек; 3 – головка экструдера;
4 – гибкий обогреваемый шланг; 5 – сварочная
головка; 6 – тянущий механизм; 7 – камера
нагрева; 8 – корпус; 9 – присадочный пруток.
Относительная прочность соединений, полученных экструзионной сваркой, не превышает 60 – 75 % от прочности основного материала труб и уступает прочности швов, выполненных сваркой встык. Поэтому экструзионную сварку используют, как правило, для соединения листовых изделий, плит и труб (чаще диаметром более 630 мм) в неответственных конструкциях и трубопроводах.
3. Методика выполнения работы
3.1. Ознакомиться по тексту «Общие сведения» со способами сварки пластмасс, используемыми для
их сварки источниками теплоты, характеристикой и критериями оценки свариваемости полиэтилена.
3.2.Изучить технологическую последовательность сварки труб нагретым инструментом враструб и область применения этого способа сварки. Выполнить контрольное сварное соединение (КСС) на аппарате R63 TF для сварки труб враструб (аппарат с ручным управлением процесса сварки).
3.3.Изучить технологическую последовательность и параметры режима сварки труб нагретым инструментом встык.
Ознакомиться с нормативными документами, регламентирующими технологию и параметры режима сварки полиэтиленовых труб.
Определить по таблицам приложения Д свода правил СП 42 – 103 – 2003 или другого нормативного документа параметры режима стыковой сварки отрезков труб заданного диаметра и толщины при данной температуре в лаборатории.
Произвести сварку контрольного стыка отрезков труб на сварочном аппарате «Welda 315» с ручным управлением.
3.4. Изучить технологическую последовательность сварки труб при помощи деталей с закладными нагревателями.
Ознакомиться с конкретной деталью с закладным нагревателем, изучить содержание паспорта совместно с которым поставляются детали потребителю.
Изучить по паспорту параметры режима сварки и выполнить контрольное стыковое соединение (КСС) отрезков труб с помощью предоставленной детали с закладным нагревателем на сварочном аппарате АМ 85 СЕ.
3.5. Ознакомиться с параметрами режима ручной экструзионной сварки прутком полиэтиленовх труб и пластин. Установить необходимые параметры режима сварки на аппарате «ЛЯЙСТЕР ВЕЛДМАКС».
Произвести стыковую экструзионную сварку КСС отрезков труб (или пластин) с подготовленными для их сварки кромками указанным аппаратом «ЛЯЙСТЕР ВЕЛДМАКС» для экструзионной сварки.
4. С о д е р ж а н и е о т ч е т а
4.1. Способы сварки полиэтиленовых труб.
4.2. Последовательность технологических операций сборки и сварки труб враструб, недостатки этого способа и область применения. Марка сварочного аппарата, на котором выполнялось КСС.
4.3. Последовательность, температура окружающей среды и параметры режима сварки встык нагретым инструментом выполненного КСС отрезков труб. Нормативный документ, с помощью которого были определены параметры режима сварки КСС. Марка сварочного аппарата, на котором выполнялось КСС.
4.4. Последовательность и параметры режима выполнения КСС отрезков труб с помощью детали с ЗН. Наименование детали с ЗН и содержание паспорта, в соответствии с которым она поставляется. Марка сварочного аппарата, на котором производилось выполнение КСС.
4.5. Параметры режима, диаметр прутка и последовательность (технология) экструзионной сварки КСС отрезков труб (или пластин). Угол разделки и притупление кромок. Область применения, недостатки и достоинства экструзионной сварки.
4.6. Выводы (исходя из сравнительной оценки достоинств и недостатков изученных способов сварки).
5. Требуемые для выполнения лабораторной работы оборудование материалы и нормативная документация
5.1. Сварочные аппараты: R 63 TF (для сварки нагретым инструментом враструб), Welda 315 (для сварки нагретым инструментом встык с ручным управлением процесса сварки), AM 80 CE (для стыковой сварки с помощью деталей с ЗН), «ЛЯЙСТЕР ВЕЛДМАКС» (для экструзионной сварки).
5.2. Ксерокопии инструкций по эксплуатации вышеперечисленного оборудования (с указанием марок, названия, назначения и технических характеристик).
5.3. Комплект (5 – 6 заготовок) отрезков трубы из полиэтилена ПЭ80 или ПЭ 100 (длиной 300 мм, диаметром 80 – 110 мм и толщиной более 5 мм).
5.4. Деталь (муфта) с закладным нагревателем.
5.5. Нормативный документ (Свод правил) СП42 – 103 – 2003 (или его ксерокопия с приложением Д).
6. Требования к обслуживающему сварочные аппараты персоналу
Работник, обслуживающий сварочные аппараты и выполняющий КСС из полиэтиленовых деталей и труб, должен быть аттестован на первый уровень специалиста сварочного производства по сварке труб из полимерных материалов и пройти инструктаж по правилам безопасной эксплуатации используемого на лабораторных занятиях оборудования с записью в соответствующем журнале.
7. Контрольные вопросы
7.1. Механизм образования сварного соединения при сварке полимерных материалов.
7.2. Температура плавления полиэтилена и характеристика его свариваемости.
7.3. Способы сварки полимерных материалов.
7.4. Способы сварки полиэтиленовых труб при строительстве и реконструкции трубопроодов разного назначения.
7.5. Сущность процесса сварки полиэтиленовых труб враструб, его достоинства и недостатки.
7.6. Сущность процесса стыковой сварки полиэтиленовых труб, его достоинства и недостатки.
7.7. Параметры режима стыковой сварки полиэтиленовых труб нагретым инструментом и используемая для их определения документация.
7.8. Влияние температуры окружающей среды на параметры режима сварки.
7.9. Сущность процесса сварки полиэтиленовых труб с помощью деталей с ЗН.
7.10. Как определяются параметры режима сварки полиэтиленовых труб с помощью деталей с ЗН ?
7.11. Сущность процесса экструзионной сварки полиэтиленовых труб. Достоинства и недостатки способа экструзионной сварки.
Список использованной литературы
1. Каргин В.Ю., Шурайц А.Л. Сварка и контроль газопроводов из полимерных материалов. В помощь сварщикам и специалистам сварочного производства. ОАО «Приволжское книжное издательство», 2003, 330 с.
2. Удовенко В.Е., Сафронова И.П., Гусева Н.Б. Полиэтиленовые трубопроводы. М., ЗАО «Полимергаз», 2003, 237 с.
3. Свод правил по проектированию и строительству СП 42 – 103 – 2003. Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов. Издание официальное. М., ЗАО «Полимергаз», 2004, 88 с.
Составитель ЯКОВЛЕВ Геннадий Христофорович