Классификация способов сварки пластмасс

Классификация, как и в случае сварки металлов, проводится по физиче­ским, техническим и технологическим признакам. По виду использования энергии сварку пластмасс можно разделить на способы, использующие теп­ловую, механическую, электромеханическую энергии или сочетание их. Если соединение образуется в результате расплавления или размягчения кромок и присадочного материала, то такой класс сварки относят к термическим. Со­вместное использование нагрева и давления является признаком термомеха­нического класса. К чисто механическому классу относят способы сварки, когда тепловая энергия внутри изделия получается в процессе превращения механической энергии (трение, ультразвук и т. п.). Электромагнитная энер­гия также преобразуется в тепловую.

К термическому классу следует отнести сварку нагретым газом, сварку экструдируемой присадкой (расплавом) и их разновидности. К термомехани­ческому классу относится контактная тепловая сварка, к механическому — сварка ультразвуком, трением и вибротрением.

27.2. Сварка нагретым газом

Сварку нагретым газом осуществляют с использованием присадки или без нее. При сварке с присадкой нагретым газом, подаваемым в специальную горел­ку, разогревают кромки и часть присадочного материала, который подают в сва­рочную зону. Присадочный материал в ряде случаев прижимают к кромкам спе­циальным роликом. Наиболее часто в качестве нагретого газа используют воздух.

При сварке без присадки размягченные кромки сдавливают. Поэтому наиболее рациональным типом соединения в этом случае будет нахлесточ-ное, например при сварке пленочных материалов. Сварка нагретым газом применяется для соединения деталей из поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, полиамидов, полистирола, винипласта и т. п.

27.3. Сварка экструдируемой присадкой (расплавом)

Схемы сварки по бесконтактному и контактному экструзионному спо­собу приведены соответственно на рис. 27.1, а, б.

Рис. 27.1. Схема бесконтактной (а) и кон­тактной (б) экструзионной сварки расплавом: / — экструдер; 2 — мундштук экструдера, 3 — свариваемые детали; 4 — прокатывающий ролик

В первом случае расплавлен­ный материал из экструдера пода­ется в свариваемый зазор, нагрева­ет кромки до свариваемой темпера­туры и, застывая, прочно соединяет их. С помощью ролика сваривае­мый шов прокатывают, что улуч­шает его прочность и форму.

Во втором случае мундштук экструдера касается кромок и за счет этого повышается эффектив­ность использования тепловой энергии. Мундштук экструдера выполняет роль прижимного ролика, обеспечивая необходимый контакт присадочного материала с поверхностью кромок. При толщине кромок более 3 мм их раз­делывают, применяя V-образную или Х-образную разделку.

27.4. Контактная тепловая сварка

Контактная тепловая сварка относится к термомеханическому классу: детали в месте соединения нагревают до температуры вязкотекучего состоя­ния нагретым инструментом, затем сдавливают (рис. 27.2).

Рис. 27.2. Сварка нагретым инструментом:

а — с односторонним нагревом; б — с двусторонним нагревом, при котором нагреватель соприкасается с внешней поверхностью (проплавление); в — сварка листов; г — сварка труб, нагреватель соприкасается непосредственно со свариваемыми поверхностями (оп­лавление); д — сварка пленок нагретым клином с механизированной подачей свариваемых пленок; / — опора; 2 — свариваемые листы; 3 — нагретый инструмент; 4 — изоляционная про­кладка; 5 — сварной шов; 6 — свариваемые трубы; 7—ведущий ролик; 8 — ролик-опора

Термоконтактная сварка применяется для соединения полиэтилена, по­листирола, фторопласта, поливинилхлорида и др. В качестве нагревательно­го инструмента используют стальные пластины, ленты, ролики, электропа­яльники, диски и т. п.

Нагретый инструмент (рис. 27.2, в, г) перед осадкой удаляют.

27.5. Сварка ультразвуком, трением и вибротрением

В отличие от сварки металлов ультразвуком, при сварке пластмасс волновод устанавливается перпендикулярно свариваемым плоскостям, а не в плоскости их (рис. 27.3). При такой схеме механические колебания и давление действуют по одной линии. Ультразвуковые механические коле-

/77777

Рис. 27J. Ультразвуковая сварка с нор­мальным ввдом колебаний: а — схема сварочного узла; б — эпюра ампли­туды смещения колебательной системы, в — расположение вектора статического давления Per и динамического усилия F; 1 — корпус преобразователя; 2 — пакет преобразователя с обмоткой; 3 — трансформатор упругих коле­баний, 4 — волновод; 5 — свариваемые детали, 6 — опора; А — амплитуда смещения волновода

бания генерируют в свариваемых деталях достаточное количество теплоты, чтобы размягчить мате­риал в зоне сварки, а давление обеспечивает сварку деталей. Вол-новодную систему конструируют так, чтобы максимум амплитуды ультразвуковых колебаний прихо­дился на зону свариваемых по­верхностей (рис. 27.3, б).

Рассматриваемая схема ультра­звуковой сварки относится к кон­тактной, однако различают и так называемую передаточную сварку (рис. 27.4). Она характеризуется передачей энергии ультразвуковых колебаний на определенное рас­стояние от места ее ввода. Ее реко­мендуют для сварки жестких про­странственных конструкций из по­листирола, капрона, поликарбоната, полиамида и др.

Сварка трением и вибротрени­ем основана на превращении меха­нической энергии в тепловую (см. рис. 25.4). Сварка вибротрением применяется для соединения не­симметричных деталей.