18.2. Сварка полимеров. Общие понятия.

В соответствии со стандартом все сварочные технологии, используемые при переработке полимеров, относятся к технологии сварки под давлением. Сваркой полимеров называется соединение термопластичных полимеров с ис­пользованием тепловой энергии и усилий, со сварочной присадкой или без нее.

Особое значение сварке полимеров придается при изготовлении оборудования и трубопроводов. Кроме того, это важный метод соединения при монтаже разнообраз­ных технических изделий, при прокладке рабочих поверхностей и при переработке упаковочных пленок. Теоретически сварку воспринимают все термопластические полимеры, однако воз­можность технического выполнения этой операции в основном определяется структу­рой и молекулярной массой материала. Поскольку сварка осуществляется в тот момент, когда поверхности стыкуемых деталей находятся в расплавленном состоянии, возмож­ность пластикации является важным критерием свариваемости полимера. Поэтому из-за значительной молекулярной массы и особенностей структуры такие полимеры, как, например, политетрафторэтилен (ПТФЭ), литой ПММА, ПЭ, обладающий очень высокой молекулярной массой, пластицируются с большим трудом, что технически исключает или существенно затрудняет их сваривание.

Из условия, что поверхности соединяемых деталей должны находиться преиму­щественно в состоянии расплава, вытекает еще одно ограничение — между собой могут быть сварены только те полимеры, которые переводятся в расплавленное состояние в одинаковых условиях. Из этих предварительных замечаний можно сделать важные выводы: Для сварки полимеров поверхности стыкуемых деталей должны быть приведены в пластическое состояние. Для этого используется тепловая энергия. Между собой могут быть сварены только одинаковые термопласты. Для перевода в пластическое состояние необходима определенная темпе­ратура (температура сваривания), а для обеспечения плотного соединения — опреде­ленное усилие (усилие сваривания). Кроме того, учитывая плохую теплопроводность полимеров, температуру сваривания необходимо поддерживать определенное время (время воздействия температуры), чтобы прогрев стыкуемых изделий состоялся до достаточной глубины. Такие параметры сварки, как давление, температура и время воздействия тем­пературы (скорость сварки) должны быть правильно согласованы друг с другом и соответствовать свойствам свариваемых полимеров. Перед началом сварки соединяемые детали необходимо подготовить, а стыкуемые поверхности тщательно очист ить. Детали необходимо зафиксировать таким образом, чтобы в процессе сварки они не могли изменить положения по отношению друг к другу.

Производственные этапы при сварке полимеров: пластикация –подача энергии, в большинстве случаев в виде тепла. Соединение – диффузия в поверхностной зоне стыкуемых деталей. Упрочнение – перевод пластичного материала в твердое состояние посредством охлаждения. Охлаждение (упрочение) должно проходить медленно и равно­мерно, чтобы сварочный шов не подвергло! смещению из-за неравномерных напряже­ний (остаточных сварочных напряжений).