Сварка пластмасс представляет собой соединение термопластических материалов одинакового или различного типа с применением тепла и давления или без давления, а также с применением или без применения добавок из такого же или отличного от них материала (См.: Камаров Г.В., Тростянская Е.Б, Шилъкин В.А. Сварка пластмасс. — М.: Машиностроение, 1967. С. 147).
Сварка происходит в пределах термопластичного состояния материала. При этом свободно перемещающиеся молекулярные цепи связываются в поверхностях контакта соединяемых деталей. Сварной шов охлаждается под давлением и в свободном состоянии.
В зависимости от поведения пластмасс под действием тепла их разделяют на термореактивные, которые могут быть сварены методом химической сварки, и термопластичные. Последние под действием тепла переходят в пластическое, текучее состояние, а при охлаждении восстанавливают свои первоначальные свойства, что позволяет осуществить их соединение методами диффузионной сварки с помощью разогрева зоны соединения нагретым инструментом, горячим воздухом, трением, инфракрасным излучением и т.д.
Высокочастотная сварка пластмасс является разновидностью диффузионной тепловой сварки. Разогрев и размягчение материала осуществляются под действием тепла, выделяющегося непосредственно в свариваемых деталях в результате взаимодействия молекул материала термопласта с высокочастотным электрическим полем, возбужденным сварочными электродами. Последнее обстоятельство определяет преимущества высокочастотного метода сварки:
высокая производительность;
возможность изготовления изделий со сложным расположением сварных швов за одну операцию;
высокая культура производства;
низкие требования к квалификации оператора-сварщика.
Вместе с тем этот способ предъявляет к термопластам специальные требования в части их электрических свойств. Например, полиэтилен невозможно сварить высокочастотным методом, но такой материал как поливинилхлорид, находящий широкое применение при изготовлении разнообразных изделий в различных отраслях промышленности, хорошо сваривается этим методом.
Высокочастотная сварка пластмасс может быть осуществлена как при нагреве в электрическом поле высокой частоты (за счет диэлектрических потерь) (рис. 1.25), так и в магнитном поле (индукционный нагрев) (рис. 1.26).
Рис. 1.25. Принцип сварки в электрическом поле: а — принципиальная схема; б — прерывистая сварки; в — непрерывная сварка; 1 — плоские электроды; 2 — круглые электроды; 3 — нажимные и транспортные ролики; 4, 5 — свариваемые детали; 6 — распределение температур; 7 — реле времени; 8 — регулировочный конденсатор; 9 — высокочастотный генератор (f = 27.12 МГц)
Рис. 1.26. Принцип сварки в магнитном поле: 1 — виток индуктора (хромоникелевая или медная проволока диаметром 0,4-1,0 мм); 2 — генератор высокой частоты; 3, 4 — свариваемые изделия; 5 — индуктор (f = 27,12 МГц)
Из всех способов сварки при нагреве в электрическом поле высокой частоты — роликового (непрерывно-последовательная), шагового (по принципу швейной машины), ручного (с помощью клещей или другого инструмента), прессового — последний способ сварки является наиболее универсальным и технологичным. Он позволяет, подобно штамповке, точно и многократно повторять операцию сварки по заданной конфигурации. Кроме того, прессовый способ позволяет сваривать не только пластифицированные пленки, но также неплас-тифицированные термопласты: винилпласт, полиамиды и т.д.
Сварочные электроды являются основным рабочим органом сварочных устройств. При их конструировании необходимо помнить, что для активного нагрева материала под сварку наибольшую напряженность электрического поля желательно иметь в пространстве между электродами. С этой целью края кромок сварочных электродов должны быть закруглены так, чтобы между электродами было относительно однородное с максимальной напряженностью электрическое поле.
Из опыта высокочастотной сварки установлено, что радиус закругления кромок электродов должен быть близким к 1/8 ширины его рабочей зоны. Ширина шва рабочей зоны приблизительно равна двойной толщине свариваемого пакета.
Конструкция электрода зависит от размера и конфигурации изделия, от вида сварного соединения и от того, следует ли одновременно со сваркой производить обрезку материала. На рисунке 1.27 представлены виды сварных соединений и варианты размещения электродов в процессе сварки.
При использовании электродов, приведенных на рисунке 1.27 (а, б, ж) сварка может быть произведена как без обрезки материала, так и с его обрезкой. В последнем случае электрод снабжается обрезной кромкой. Расположение электродов (рис. 1.27, д) используется при сварке труб, а также в тех случаях когда невозможно расположить электроды с двух противоположных сторон сварного шва, например при сварке встык линолеума на теплоизоляционной прокладке. На рисунке 1.27, в схематически изображены так называемые «встречные электроды».
ис. 1.27. Образцы сварных швов и варианты размещения электродов при сварке: а, б, в — внахлест; г, д, е — встык; ж, з — с отбортовкой. Знак (+) обозначает высоковольтный электрод, знак (-) — заземленный электрод
Под названием «встречный электрод» понимают, как правило, соответствующую сварочному электроду встречную форму, выполненную из расчета зеркального отражения сварочного электрода или близкого к нему. Отклонение формы встречного электрода от зеркального отражения сварочного электрода состоит в основном в том, что основной электрод снабжается режущей кромкой, которая отсутствует у «встречного электрода».
При сварке со встречными электродами сварной шов формируется с обеих сторон свариваемого изделия, что позволяет получить сварные швы с более высокими прочностными показателями. Кроме того, сварка встречными электродами используется еще и при изготовлении таких изделий, у которых с противоположной стороны шва нежелательно получать плоскую поверхность из эстетических соображений, например при изготовлении таких изделий, как портсигар, футляры для очков и т.п.
Источник: Конюшков Г.В., Мусин Р.А. Специальные методы сварки давлением. Ай Пи Эр Медиа, 2009
Twitter
Вконтакте
Livejournal
Facebook
Мой Мир
Google Buzz
Gmail