Министерство образования и науки

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра оборудования и технологии сварочного производства

Отчет к лабораторной работе № 4

по дисциплине «Физические основы получения неразъемных соединений»

«Изучение физических процессов, протекающих при получении неразъемных соединений труб из полимерных материалов»

Выполнил:

студент ФАТС группы СП-459

Шакиров Р.Д.

Принял:

Яковлев Г.Х.

Уфа 2010 г .

Цель работы:

- изучение физических процессов, протекающих при получении неразъемных соединений (сварке) термопластических материалов;

- ознакомление с современными способами сварки труб и деталей трубопроводов из полиэтилена;

- изучение последовательности и особенностей технологических операций подготовки кромок, сборки и сварки труб из полиэтиленовых материалов.

1. Общие сведения

1.1.Определение и виды пластмасс

Пластические массы - это макромолекулярные материалы, полученные из синтетических или естественных мономеров путем полимеризации.

В природе имеется ряд продуктов растительного и животного происхождения, уже обладающих макромолекулярной структурой. Такими природными продуктами являются, например, целлюлоза и каучук, которые можно переработать в пластмассы. Однако эти натуральные продукты представляется возможным получать в ограниченном количестве. По этой причине пластмассовые изделия и полуфабрикаты в промышленных масштабах в настоящее время изготавливают в основном из синтетических пластмасс.

Синтетические пластмассы – это полимерные материалы из макромолекул, построенных из большого количества повторяющихся мономерных звеньев – мономеров, каждое из которых представляет собой преимущественно углеводородную атомную группировку. получаемую путем переработки угля, природного газа или нефти.

Важнейшими синтетическими мономерами для производства пластмасс являются ацетилен (С₂Н₂), этилен (С₂Н₄), винилхлорид (СН₂СНСℓ), пропилен (С₃Н₃) и стирол (СН₂СНС₆Н₅).

Мономеры могут быть бифункциональными или трифункциональными. Это означает, что они могут вступать в химическую связь с двумя (бифункциональные) или тремя (трифункциональные) одинаковыми молекулами-мономерами (рис. 1).

Рис.1. Виды мономеров и структура полимеризуемых из них макромолекул

1 – бифункциональный мономер;2 – трифункциональный мономер;3 – молекулярная цепь термопластов;4 – пространственно синтезировнная макромолекула реактопласта.

Химико-технологический процесс соединения одинаковых молекул-мономеров в макромолекулы (или полимеры) пластической массы называют полимеризацией.

При полимеризации между атомными группировками устанавливаются химические связи, определяющие разрывную прочность полимеров.

В зависимости от строения макромолекул различают линейные, разветвленные и сетчатые, или пространственные, полимеры. У линейных полимеров, получаемых при полимеризации бифункциональных мономеров, макромолекулы представляют собой длинные зигзагообразные цепи, а отношение длины к диаметру может достигать 254000:1. Разветвленные полимеры состоят из макромолекул с боковыми ответвлениями, число и длина которых могут варьироваться в широких пределах.

Конечные продукты, получаемые при полимеризации бифункциональных мономеров, называют термопластами.

Термопласты нашли наибольшее применение для изготовления пластмассовых изделий. Они обладают способностью к большим деформациям, могут многократно доводиться с помощью нагрева до вязкотекучего состояния без существенных химических изменений, обладают способностью к тепловой сварке. Но показатели их свойств меняются при изменении температуры.

Полимеры, построенные из длинных цепей трифункциональных мономеров, соединены химическими связями в трех направлениях. Они представляют собой сетчатые полимеры, дополнительно соединенные друг с другом поперечными химическими связями в трехмерную сетку .Их называют реактопластами (или реактивными пластмассами).

Реактопласты при нагреве повторно не могут быть переведены в пластичное или вязкотекучее состояние. Полуфабрикаты реактопластов при изготовлении изделий могут быть нагреты и подвергнуты формованию с последующим отверждением только один раз. По этой причине заготовки и детали из реактопластов после их изготовления не могут соединяться с помощью сварки.