Лекция 5.1. Сварка пластмасс. Предисловие

Под сваркой полимеров понимается неразрывное соединение термопластичных полимеров путем использования тепла и давления и с применением сварочных присадок или без таковых. Данный метод не следует путать с такими методами, как холодная или диффузионная сварка, так как в них используются специальные растворители, посредством которых происходит растворение поверхностного слоя и склеивание соединительных поверхностей.

Все процессы сварки протекают при пластичном состоянии пограничных поверхностей материала в области стыка. Нитевидные молекулы прижатых друг к другу частей стыка сцепляются друг с другом и поглощаются, образуя однородный материал шва в соединении.

В принципе, могут свариваться только полимеры одного и того же вида (как например, ПП с ПП), а среди них – лишь обладающие одинаковым или сходным (родственным) молекулярным весом и одинаковой плотностью, причем на цвет полимера можно не обращать внимания.

Единственным исключением из этого правила является получение достаточно прочного соединения при сварке твердого ПВХ-U с акриловым стеклом (PMMA).

1. Краткие сведения о пластических массах и их свариваемости

1.1. Краткая характеристика пластмасс

Пластмассы нашли широкое применение в разных отраслях промышленности. Их применение обеспечивает большой экономический эффект благодаря их свойствам.

Изготовление пластмассовых конструкций (деталей), как правило, менее трудо- и энергоемко, чем из других материалов. Пластмассы легко перерабатываются в изделия различными способами, приобретая при этом любую заданную форму, цвет, фактуру, не требуя почти никакой дополнительной обработки.

Пластмассы с успехом заменяют конструкции из легированных сталей, драгоценных металлов, дерева и других материалов, позволяя экономить промышленно важные материалы. При этом коэффициент их использования составляет 0,9-0,95 (при обработке металлов он равен 0,6-0,7).

Применение пластмасс в ряде случаев позволяет исключить проблему защиты от коррозии, в 10-15 раз продлить срок службы изделий по сравнению со стальными.

Использование пластмасс позволяет в 8-10 раз уменьшить массу изделий и не менее чем на 15-20% снизить расходы на транспорт.

Из пластмасс изготовляют оригинальные конструкции, которые невозможно сделать из других материалов (мягкие, герметичные оболочковые сооружения, антифильтрационные экраны, консервационную тару с выборочной газопроницаемостью для хранения пищевых продуктов и др.).

Одновременно с этим пластмассы обладают такими свойствами, как эластичность, низкая теплопроводность, оптическая прозрачность, стойкость в агрессивных средах, высокие диэлектрические характеристики, простота формования изделий и т.д. Термопласты перерабатываются в изделия методами экструзии, вакуум - и пневмодеформирования, литья под давлением и центробежного литья, штампования и т.д.

Однако не всегда можно этими методами сразу получить готовое изделие. Это относится к крупногабаритным изделиям, изделиям сложной формы, трубопроводным системам и т.д. В этих случаях задача решается путем расчленения сложного изделия на отдельные технологически простые детали.

После изготовления их соединяют известными методами. Применяют сварные, резьбовые, заклепочные, клеевые и др. виды соединений. Наиболее перспективным способом соединения является сварка, поскольку этот процесс в наибольшей степени поддаётся механизации, обеспечивает высокое качество соединений, позволяет снизить трудоемкость операций и т.д. Именно этим объясняется многообразие технологических вариантов сварки пластмасс, типов оборудования и оснастки для их реализации.

Сварку применяют для получения изделий не только из полуфабрикатов (профилей, пленок, труб, тканей), но и все в большей степени из фасонных деталей. Например:

- в машиностроении: подшипники скольжения (смазка-вода); зубчатые и червячные колеса (бесшумность, плавность хода); детали тормозных устройств; кузова транспортных устройств; рабочие органы насосов и др.

- в химической промышленности: трубопроводы; травильные и электролизные ванны; рабочие органы насосов и др.

- в электротехнике: корпуса приборов; изоляционные прокладки, трубки, ленты; полупроводники.

- в строительстве: покрытия, защитные оболочки; настилы полов; кровли теплиц и оранжерей; пленочная тара; панели, окна, двери, подоконники; трубопроводы.

- в медицине: мед. аппаратура; искусственные органы; системы, шприцы и др.

- в автомобилестроении: внутренняя обивка; бампера, панели; корпуса аккумуляторов; пробки, заглушки, крышки и др.

- в быту: игрушки; канцтовары; упаковки, тара; пакеты; ткани и др.

В настоящее время сварка пластмасс все шире используется в различных отраслях промышленности. Увеличивается номенклатура сварных изделий из пластмасс, в том числе и высоко ответственных, работающих в экстремальных условиях (в космосе, под водой, в вакууме, в коррозионно-активных средах).