Контактно-тепловая сварка пластмасс

При контактно-тепловой сварке термопластов образование соединения происходит за счет нагрева соединяемых поверхностей нагревательным инструментом и приложения давления. Существует два основных способа контактно-тепловой сварки: сварка оплавлением и проплавлением.

При сварке оплавлением нагреватель плотно прилегает непосредственно к поверхностям, подлежащим сварке, и оплавляет их. Затем инструмент удаляют из зоны сварки, дета ли соединяют, прикладывают давление и выдерживают некоторое время до остывания сварного шва.

Основные параметры контактной сварки оплавлением: температура сварки; время нагрева (оплавления); величина давления при нагреве и осадке; время осадки и выдержки под давлением; величина и скорость осадки; глубина проплавления. Температура нагрева при сварке и последующее охлаждение определяются кинетикой тепловых процессов, структурными превращениями в шве и околошовной зоне. При этом не должно происходить разложение полимера. Температуру нагревательного элемента обычно устанавливают на 100 – 120 0С выше температуры плавления термопласта.

Величина давления и скорость осадки при сварке должны обеспечить удаление прослоек (газовая и окисленный слой).

Прочность сварных соединений увеличивается с повышением длительности сварки и температуры торцов оплавляемых деталей только до определенного предела, до температуры активного разложения полимера. С увеличением давления при осадке прочность сварных соединений возрастает.

Прочность по сечению шва имеет максимальное значение в середине стыка. Это объясняется течением расплава в процессе формирования и остывания шва. Течение расплава особенно интенсивно в периферийной зоне. Прочность изделий из пластмасс определяется также конструкцией соединения. Оплавление кромок фигурным нагревателем приводит к повышению прочности сварного соединения за счет увеличения поверхности соединения.

Для интенсификации разрушения поверхностных пленок и перемешивания расплава в начальной стадии осадки рекомендуется одной из свариваемых деталей сообщать осевые или поперечные колебания частотой 1,5-2 Гц с амплитудой 1-3 мм или УЗ колебания.

Сварку оплавлением применяют для соединения листов, труб, пластин и блоков с подготовкой кромок механической резкой.

Разновидностью контактной сварки оплавлением является метод сварки закладными нагревателями. Этот метод наиболее широко используется для соединения труб, трубных элементов, блоков. При этом в зону контакта между свариваемыми поверхностями, при сборке закладывают электрический нагреватель сопротивления (металлическая спираль). После сборки и плотного сжатия, снаружи к спирали подводится электрический ток. При сварке трубопроводов используют соединительные детали в виде муфт, в которых при отливке размещают нагревательные элементы. Долговечность сварных соединений при этом методе сварки приближается к долговечности материала труб.

При контактной сварке проплавлением нагревательный элемент контактирует с внешними поверхностями деталей, и теплота передается к свариваемым поверхностям за счет теплопроводности сквозь их толщу. Нагрев деталей осуществляется с одной или двух сторон. Двусторонний нагрев материала облегчает условия сварки, позволяет быстрее нагреть материал до требуемой температуры. Можно соединять изделие по всей длине или проводить шаговую сварку. Для получения непрерывных швов используют роликовые и ленточные аппараты.

В зависимости от свойств свариваемого материала, толщины прокладок, температуры инструмента продолжительность сварки составляет 3 – 5 с. Для предупреждения коробления детали охлаждают под давлением.

Контактно-тепловой сваркой проплавлением соединяют листы и пленки толщиной до 2 – 3 мм в нахлестку. Изменяя величину нахлестки можно изменять прочность сварного шва в широких пределах.

Различают сварку в длительном (статическом) режиме, (время сварки может быть продолжительным) и термоимпульсную (быстрый нагрев импульсом тока).

Методика проведения работы

1. Ознакомится с технологией контактно-тепловой сварки пластмассовых труб.

2. Подготовить образцы для сварки.

3. Произвести сварку. При проведении эксперимента, варьируя значения параметров режима установить их влияние на качество соединений, определить оптимальные режимы сварки. Испытать соединения на растяжение.

4. Провести сравнительную оценку прочности соединений в зависимости от типа соединений, способа подготовки кромок.

5. Результаты опытов оформить в виде таблиц и графиков.

Содержание отчета

1. Краткое описание сущности контактно-тепловой сварки и порядка проведения экспериментов.

2. Результаты опытов.

3. Выводы по работе.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите основные параметры режима контактно-тепловой сварки.

2. Какие виды соединений применяют при контактно-тепловой сварке пластмасс?

3. Какие факторы определяют прочность сварных соединений?