Бокарев Д.И. Сварка пластмасс и склеивание металлов - файл n1.doc

приобрести
Бокарев Д.И. Сварка пластмасс и склеивание металлов
скачать (1277.7 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5900kb.13.03.2006 20:57скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7

5
53
.3. Сварка экструдируемой присадкой (расплавом)

Сущность и схемы процесса. Метод основан на подаче в место сварки присадки, находящейся в вязкотекучем состоянии. Нагретый присадочный материал расплавляет кромки свариваемой пластмассы, которая прочно сваривается с экструдируемой присадкой. Возможен дополнительный нагрев кромок деталей газовыми теплоносителями. Этот метод схож со сваркой нагретым воздухом с присадкой и сваркой металлов плавящимся электродом. Во всех случаях сварное соединение образуется за счет сплавления присадочного материала с кромками соединяемых деталей. Различие состоит в том, что металл переходит в жидкую фазу, а полимер остается в вязкотекучем состоянии. Поэтому для получения плотного контакта расплавленного присадочного материала с кромками свариваемых деталей необходимо создавать давление.


Рис.30. Аппараты для сварки враструб ROWELD P 63-3 Sets (фирма «ROTHENBERGER», Германия) [www.olmax.ru]


Сварка экструдируемой присадкой может быть выполнена по трем схемам. При сварке открытой струей (экструзионной) присадочный материал непрерывно поступает в зону соединения из сопла экструдера, находящегося на некотором расстоянии. Для обеспечения плотного контакта присадочного материала с соединяемыми кромками применяют специальные прижимные устройства. При контактно-экструзионной сварке нагретое сопло может касаться свариваемых кромок, дополнительно нагревая их (рис.31). В третьем случае расплав подается в зону сварки периодически. Таким способом соединяют штампованные детали, состоящие из двух половин. Сварку производят в собранном виде, в форме, которая имеет специальные каналы, расположенные вдоль линии разъема. По этим каналам продавливается расплав. При передаче части тепла расплава детали плавятся и соединяются по линии разъема. Экструзионную сварку целесообразно применять для сварки пластмасс, имеющих сравнительно невысокую температуру перехода в вязко-текучее состояние, широкий интервал вязкотекучего состояния и способных нагреваться при экструзии значительно выше температуры текучести без деструкции (полиэтилен, полипропилен, пластифицированный ПВХ, полистирол).





Рис.31. Схемы сварки термопластов экструдируемой присадкой: а – экструзионная сварка; б – контактно-экструзионная сварка; 1 – экструдер; 2 – мундштук экструдера; 3 – свариваемые детали; 4 – прикатывающий ролик

Экструзионную сварку можно применять для соединения полимерных пленок и пленочных армированных материалов непрерывным протяженным швом (рис.32). Преимуществом сварки пленок по данной схеме является то, что исключается возможность утонения материала в зоне шва, которое наблюдается при других методах.


Рис.32. Экструзионная сварка полимерных пленок: 1 – экструдер; 2 – присадка; 3 – свариваемые пленки; 4 – прижимные ролики; 5 – сваренные пленки



Характерной особенностью контактно-экструзионной сварки является более высокая стабильность качества соединений, нечувствительность к состоянию поверхности материала.

Технология сварки. Экструдируемой присадкой можно получать стыковые, нахлесточные и угловые соединения. При стыковой сварке можно применять V - образную и Х - образную разделку кромок. Сварку стыковых соединений без подготовки кромок следует выполнять при сборке конструкций из материалов толщиной до 3 мм и только контактно-экструзионным способом, так как в этом случае разделку шва осуществляют мундштуком экструдера в процессе сварки. При сварке встык листов толщиной более 3 мм необходим скос кромок одного или двух свариваемых листов с одной либо двух сторон в зависимости от доступности места стыка.

Прочность сварных соединений полученных с помощью экструзионной и контактно-экструзионной сварки зависит от угла раскрытия шва. Максимальная прочность стыковых соединений с V – образной разделкой кромок достигается при углах раскрытия 70 – 900; соединений с Х – образной разделкой – при углах раскрытия 60 – 800. При оптимальных углах раскрытия швов соединения с Х – образными швами имеют более высокую прочность и требуют меньшего расхода присадочного материала. Поэтому при сварке встык конструкций из листовых материалов толщиной свыше 8 мм, в случае возможности двустороннего подхода к стыку, предпочтительна Х – образная разделка кромок. Угловые и тавровые соединения можно выполнять без предварительной подготовки кромок. Однако скос кромок несколько повышает прочность швов. Для обеспечения проплавления корня шва между кромками следует оставлять зазор 1,5 – 2 мм.

При ручной сварке даже при наличии зазора трудно обеспечить стабильное проплавление корня шва по всей его длине. В этом случае соединение выполняют с подваркой корня шва с обратной стороны. Если обратная сторона недоступна, применяют подкладки (съемные или остающиеся).

В случае двусторонней сварки швом с Х – образной разделкой кромок, перед сваркой второго шва необходимо удалить корень выполненного шва. При этом следует удалять наплавленный материал, врезание в основной материал не допускается. При многопроходной сварке корень шва должен быть тщательно проварен, а последующий валик шире предыдущего.

Разнотолщинность материала в случае стыковых соединений не должна превышать 1 мм, если разность толщин свариваемых листов превышает 1 мм, то на детали большей толщины делается скос под углом 15 ± 50 с одной или двух сторон до толщины более тонкого листа.

Прочность соединений увеличивается при сопутствующей прикатке формируемого шва роликом. Давление ролика в этом случае должно быть 1 – 3 МПа.

В зависимости от толщины соединяемых деталей существуют следующие способы сварки: бесконтактная сварка без предварительной разделки кромок (s = 0,2 ч 3 мм); бесконтактная сварка с предварительной разделкой кромок (s = 1 ч 3 мм); контактно-экструзионная сварка без предварительной разделки кромок (s = 1 ч 4 мм); контактно-экструзионная сварка с предварительной разделкой кромок (s = 2 ч 50 мм).

При сварке полимерных пленок экструдируемой присадкой следует применять нахлесточные соединения. Полимерные пленки (ПЭНП, ПЭВП, ПП) толщиной до 0,06 мм могут быть сварены поверх двух слоев; при сварке пленок толщиной более 0,06 мм, а также при сварке армированных пленок присадочный материал необходимо подавать между соединяемыми поверхностями.

Применяется гранулированный пластический присадочный материал, совпадающий по своему составу с основным материалом или близкий к нему. При сварке композиционных материалов, состоящих из нескольких различных полимеров, в качестве присадочного материала используют полимер, входящий в композицию и имеющий наиболее высокую температуру текучести. Он нагревается до пластического состояния в сварочном экструдере и в виде жидко-вязкой массы круглого или квадратного сечения заполняет соединение.

Пространственное положение шва при сварке: нижнее (преимущественно), вертикальное, горизонтальное на вертикальной плоскости, потолочное. Для удержания расплава в зоне сплавления вертикальные швы выполняют при перемещении аппарата сверху вниз при минимальной температуре присадки. Скорость сварки выбирают с таким расчетом, чтобы расплав не затекал перед мундштуком. Потолочные швы и горизонтальные на вертикальной плоскости также выполняют при минимальной температуре присадочного материала.

Режимы сварки экструдируемой присадкой: температура присадочного материала на выходе из экструдера и вносимого в зону шва; сварочное давление; скорость сварки; скорость движения расплава в воздушном зазоре между мундштуком экструдера и материалом; количество присадочного материала, выходящего из экструдера в единицу времени; количество присадочного материала вносимого в зону шва; диаметр присадочного материала; расстояние между мундштуком экструдера и свариваемым материалом.

Ручной пистолет для сварки пластмасс экструдируемой присадкой работает по принципу выдавливания плавящегося конца присадочного прутка, непрерывно толкаемого холодной его частью. Пистолет нагревается электроспиралью. Присадочный пруток подается с помощью роликов, приводимых в движение электродвигателем. Фотографии сварочных экструдеров представлены на рис. 33 и 34.
5.4. Ультразвуковая сварка
Этот метод предложен и разработан МВТУ им. Н.Э. Баумана совместно с Московским энергетическим институтом.

Нагрев при УЗС обусловлен поглощением энергии механических колебаний в объеме материала, находящегося под волноводом, в свариваемом контакте и контакте полимерный материал – волновод. Выделение теплоты в объеме полимера обусловлено потерями на внутреннее трение. Наиболее интенсивно поглощение энергии происходит в отдельных несплошностях материала, максимальное скопление которых наблюдается на границе раздела соединяемых материалов. Следовательно, скорость нарастания температуры на границе раздела должна быть значительно выше, чем в объеме материала.

Кроме того, возникающие при сварке поперечные ультразвуковые колебания вызывают поверхностное трение на границе раздела, что также способствует быстрому разогреву материала в этой зоне и переходу его в размягченное состояние.





Рис. 33. Ручной сварочный экструдер DOHLE 6000 РС (Германия) со встроенной подачей воздуха для экструзионной сварки гранулированным присадочным материалом.

Технические характеристики:

Рис. 34. Ручной сварочный экструдер DOHLE 1500 (Германия) с отдельной подачей воздуха и воздушным нагревом камеры пластификации для экструзионной сварки прутковым присадочным материалом диаметром 3 и 4 мм.

Технические характеристики:


Образовавшаяся мягкая прослойка снижает коэффициент механического трения, однако является средой интенсивно поглощающей механические колебания.

На границе раздела из-за наличия микронеровностей могут возникать значительные динамические напряжения. Перечисленные процессы приводят к неравномерному выделению теплоты и распределению температуры в объеме материала. Максимальные температуры достигаются на соединяемых поверхностях, следовательно, образование соединения при УЗС возможно без проплавления всего объема материала.

Роль механических колебаний заключается также в том, что под воздействием мощных импульсов ультразвуковой частоты происходит выравнивание микронеровностей, разрушение и удаление различных поверхностных пленок и загрязнений. Воздействие УЗ – колебаний ускоряет процесс диффузии макромолекул, вызывает интенсивное перемешивание расплава. Это ускоряет процесс образования сварных соединений и обеспечивает возможность получения качественных соединений при температурах более низких, чем в случае других известных способов (иногда ниже температуры текучести).

При сварке мягких полимерных материалов максимальные температуры достигаются не обязательно на границе раздела деталей, в случае УЗС жестких полимеров, наиболее высокие температуры достигаются, как правило, именно на границе. Это объясняется тем, что реальная площадь контакта между свариваемыми деталями обусловлена площадью микронеровностей, по которым происходит соприкосновение соединяемых поверхностей, а так как эта площадь мала, то здесь возникают значительные динамические напряжения, приводящие к интенсивному разогреву и оплавлению.

Особенности УЗС состоят в следующем:

- для сварки не требуется второй электрод, так как процесс односторонний, поэтому вторая деталь может быть неограниченной толщины;

- возможность сварки ультратонких деталей, листовых пакетов;

- возможность ввода ультразвука на значительном расстоянии от места соединения, что позволяет осуществлять сварку в труднодоступных местах;

- максимальный нагрев концентрируется на свариваемых поверхностях, что исключает перегрев пластмасс и обеспечивает высокую производительность процесса;

- загрязнения поверхности не оказывают существенного влияния на процесс сварки;

- не создаются радиопомехи;

- к сварочному инструменту не подводится напряжение;

-
`
ультразвуком сваривают значительное число термопластичных полимеров больших толщин, чем при сварке токами высокой частоты;

- возможность соединения разнородных полимеров.

C помощью ультразвука сваривают: органическое стекло, ПВХ, полистирол, полиэтилен, синтетические ткани. Данный метод можно применять при сварке упаковочной тары, где места сварки загрязнены различными продуктами. Легче всего ультразвуком выполняются нахлесточные и тавровые точечные соединения. Сварку выполняют без разделки кромок и присадочного материала.

Д
59

Ультразвуковая сварка
ля УЗС пластмасс используется продольная колебательная система. Механические колебания вводятся преимущественно перпендикулярно к свариваемым поверхностям и совпадают с направлением действия давления. Сварка происходит под действием статической силы Рст и динамической силы F, меняющейся синхронно с амплитудой колебаний А. Колебательная система состоит из электромеханического преобразователя 1, трансформатора упругих колебаний 2, волновода - концентратора 3, который одновременно является сварочным инструментом, акустической развязки системы от корпуса машины 6 и опоры 5, на которой располагаются свариваемые детали 4 (рис.35).




Рис. 35. Колебательная система для УЗС полимеров: 1 - преобразователь; 2 – трансформатор упругих колебаний; 3 – волновод-концентратор; 4 – свариваемые детали; 5 – опора; 6 – акустическая развязка; 7 – корпус; А – амплитуда; Рст – усилие; F – динамически изменяющаяся сила

Большое разнообразие полимерных материалов, а также требований, предъявляемых к сварным соединениям и конструкциям, привело к разработке различных способов УЗС (рис.36).

Схемы УЗС классифицируют по следующим признакам:

- подвод энергии механических колебаний к свариваемому изделию;

- передача механической энергии в зону сварки;

- концентрация энергии в зоне сварки;

- дозирование вводимой энергии;

- взаимное перемещение сварочного инструмента и свариваемых деталей для получения швов необходимой конфигурации и протяженности.





Рис.36. Классификация схем ультразвуковой сварки

1. Передача механической энергии от преобразователя может осуществляться через торцы двух волноводов (рис.37). Необходимо учитывать, что системы с двусторонним отбором энергии обеспечивают меньшую амплитуду колебаний торца рабочего инструмента по сравнению с системами с односторонним отбором энергии. В некоторых случаях может осуществляться многосторонний подвод энергии к свариваемому изделию. При этом применяются как обычные сварочные наконечники, так и наконечники с кольцевым инструментом для сварки цилиндрических деталей (рис.38).








2. По характеру передачи энергии к границе раздела и распределения ее по свариваемым поверхностям УЗС можно разделить на контактную и передаточную. Передача энергии в зону сварки зависит от упругих свойств и коэффициента затухания колебаний в свариваемых материалах.

Р
63

Ультразвуковая сварка
азличают три группы пластмасс в зависимости от коэффициента затухания УЗ – колебаний. К первой группе относятся пластмассы с малым коэффициентом затухания ? = 0,35 см-1 – полистирол, оргстекло, сополимеры и другие пластмассы, обладающие высокой жесткостью (Е > 3·104 МПа) и хорошо проводящие ультразвуковые волны, вследствие чего сварные соединения могут образовываться вдали от волновода (на большом удалении от поверхности ввода механических колебаний). УЗС по такой схеме называется передаточной (рис.39). Этот способ рекомендуется применять для соединения объемных деталей. Наиболее рациональными видами соединений являются стыковые и тавровые. В некоторых случаях передаточной сваркой можно соединять и мягкие термопласты. Для этого верхняя деталь, контактирующая с волноводом, должна находиться в жестком состоянии, что может быть достигнуто путем охлаждения ее до температуры стеклования.

Ко второй группе относятся полужесткие термопласты (2·104 МПа < Е < 3·104 МПа) – полипропилен, поли-этилентерефталат, аминопласты, поликарбонаты, непластифицированный ПВХ и другие пластмассы с коэффициентом затухания 0,35 см-1 < ? < 0,55 см-1. Эти полимеры хорошо свариваются контактной сваркой, однако передаточная сварка их затруднена вследствие потери энергии и разогрева верхней детали.

К третьей группе относятся мягкие пластмассы (Е < 1,5·104 МПа) с коэффициентом затухания ? > 0,55 см-1. Это полиэтилен высокой и низкой плотности, поликапроамид (капрон), фторопласт, пластифицированный ПВХ, полиамиды. При сварке полимерных материалов с низким модулем упругости и большим коэффициентом затухания качественное сварное соединение можно получить лишь на небольшом удалении от плоскости рабочего инструмента. Для равномерного распределения механической энергии по всей плоскости контакта свариваемых деталей необходимо, чтобы рабочая поверхность волновода, соприкасающаяся с верхней деталью, имела площадь и форму, идентичную площади и форме плоскости контакта свариваемых деталей. Сварка по такой схеме называется контактной УЗС (рис.40, а). Такие термопласты значительно рассеивают УЗ-энергию, поэтому их можно сваривать в виде листов и пленок толщиной не более 1 – 2 мм. Мягкие термопласты можно сваривать прессовым методом. С помощью контактной прессовой УЗС (рис.41) получают точечные, прямолинейные и замкнутые швы различного контура в зависимости от конфигурации волновода. При сварке деталей из пленки и синтетических тканей можно получать непрерывные швы за счет перемещения волновода или свариваемой детали (рис.40, б). При сварке пленок повышенной толщины, чтобы избежать продавливания пленки, сварку ведут с фиксированным зазором.




3. При УЗС материалов с хорошими акустическими свойствами, но развитой плоской контактирующей поверхностью и равномерно распределенным статическим давлением, получение сварного соединения затруднительно. Сварка в этом случае происходит не по всей поверхности, а лишь в отдельных точках или небольших участках поверхности. Концентрацию энергии в зоне сварки можно повысить использованием разделки кромок. Лучший результат достигается, если одна из деталей имеет V – образный выступ. В зависимости от режима и угла разделки сварка может протекать с преимущественным оплавлением выступа или с преимущественным внедрением его в другую деталь. Процесс сварки улучшится, если увеличить шероховатость контактирующих поверхностей или между свариваемыми поверхностями равномерно насыпать крошку из того же полимерного материала. Наиболее предпочтительным углом при вершине V – образного выступа является угол 900, обеспечивающий минимальную площадь контакта между свариваемыми деталями в начальный период сварки. Оптимальная высота выступа 0,3 – 1,0 мм.

Существует схема УЗС с присадочным материалом (рис.42). Воздействие УЗ на присадочный пруток, уложенный в разделку, приводит к его пластификации, а под действием статического давления пластифицированный материал заполняет зазор, образуя прочное соединение. Аналогичный эффект может быть получен при заполнении зазора между кромками свариваемых деталей гранулами или стружкой из соответствующего полимерного материала.

4. По принципу дозирования вводимой механической энергии ультразвуковую сварку подразделяют на сварку с фиксированным временем протекания УЗ – импульса, с фиксированной осадкой, с фиксированным зазором, с дозированием энергии по кинетической характеристике и др.

При УЗС с фиксированным временем продолжительность сварки задается с помощью реле времени, статическое усилие действует до окончания сварочного цикла.

В случае сварки с фиксированной осадкой задается осадка полимера, т.е. глубина вдавливания волновода в свариваемую деталь под действием статического усилия и ультразвука. При достижении заданной величины осадки происходит автоматическое отключение УЗ – колебаний.



С
67

Ультразвуковая сварка
ущность процесса сварки с фиксированным зазором состоит в том, что сварка происходит только в результате динамических усилий, возникающих при воздействии волновода на свариваемый материал. В данном случае зазор между рабочим торцом волновода и опорой устанавливается таким, чтобы свариваемый материал деформировался только за счет смещения рабочего торца волновода. В результате воздействия волновода материал утоняется, а так как сварочная головка зафиксирована и не имеет возможности перемещаться в вертикальном направлении, то после деформации материала его контакт с волноводом нарушается, и воздействие ультразвука прекращается. Деформация свариваемого материала не превышает удвоенной амплитуды смещения волновода и зависит от исходной толщины свариваемого материала и его свойств.

Рассмотренные способы дозирования подводимой механической энергии не связаны с изменением физического состояния полимерного материала при повышении температуры.

Для дозирования механической энергии, вводимой в материал, может быть использована связь между амплитудой смещения опоры и температурой в сварочной зоне, называемая кинетической характеристикой процесса УЗС. Сущность способа дозирования вводимой энергии по кинетической характеристике состоит в том, что опора выполнена в виде датчика амплитуды. При этом отключение УЗ – колебаний происходит при минимальной амплитуде, соответствующей нагреву полимера до вязко-текучего состояния.

5. По взаимному перемещению волновода относительно изделия УЗС разделяется на прессовую и непрерывную.

Прессовая сварка (рис.40, а и 41) выполняется за одно рабочее движение волновода. По этой схеме можно осуществлять как контактную, так и передаточную УЗС. Применение специальных контурных волноводов позволяет совместить вырезку деталей из листового материала без предварительной разметки и сварку изделия по контуру.

Непрерывная сварка позволяет получать непрерывные протяженные сварные швы путем относительного перемещения волновода и свариваемого изделия (рис.40, б). Непрерывные швы могут быть также получены шовно-шаговой сваркой. При этом после сварки материал освобождается из под волновода и передвигается на шаг сварки, причем каждый последующий шов частично перекрывает предыдущий.

Технология УЗС полимеров. Параметры режима сварки делят на основные и дополнительные. Основными параметрами являются: амплитуда колебаний рабочего торца волновода А (мкм), частота колебаний f (кГц), продолжительность ультразвукового импульса tсв (с) или (в случае шовной сварки) – скорость сварки V (м/с) и сварочное давление Рст (Па) или усилие прижатия F (Н) волновода к материалу. К дополнительным относятся размеры, форма и материал опоры и волновода, материал теплоизоляционных прокладок, температура предварительного подогрева волновода и др.

Сварку пластмасс ультразвуком производят на частотах 20 – 50 кГц. Для большинства пластмасс оптимальная амплитуда смещения конца волновода 30 – 40 мкм. Режимы сварки устанавливаются в каждом конкретном случае в зависимости от типа материала, конструкции изделия и применяемой схемы сварки. Для выбора основных параметров режима УЗС можно использовать расчетные методы, однако выбранный режим уточняется затем экспериментально на основе оценки прочности сварного соединения. Рабочие циклы при УЗС представлены на рис.43.

Обычно статическое давление прикладывается до включения ультразвука (рис.43, а), остается постоянным в течение всего цикла действия ультразвуковых колебаний и снимается с запаздыванием. Охлаждение материала сварного шва начинается под действием давления. В течение всего цикла ультразвуковые колебания постоянны (в виде одного импульса).

При наличии на поверхности деталей различного рода загрязнений ультразвуковые колебания включаются до приложения статического давления (рис.43, б). Предварительное включение ультразвука позволяет очищать свариваемые поверхности. По окончании воздействия ультразвуковых колебаний давление снимается с запаздыванием. При сварке по данному циклу используют волноводы, на поверхности которых имеется выступ с насечкой. Внедрением выступа в размягченный полимер на поверхность сварного шва наносится рисунок насечки, что благоприятно влияет на качество шва. Такой рабочий цикл используют для сварки полиэтиленовых коробок и туб, наполненных вязкими жидкостями.

Д
69

Ультразвуковая сварка
ля уплотнения и повышения прочности сварного шва при сварке жестких полимеров непосредственно после выключения ультразвуковых колебаний увеличивается давление на волновод (рис.43, в). Ковочное усилие должно следовать за выключением ультразвука через небольшой, строго контролируемый интервал времени, так как в противном случае материал успевает остыть. При слишком малом интервале возможно выдавливание расплавленного полимера под действием значительного ковочного усилия, выплески, прожоги.

На рис.43, г показан нежелательный цикл сварки, при котором выключение ультразвуковых колебаний происходит при предварительно снятом давлении. Такой цикл не обеспечивает получение качественного сварного соединения.




Рис.43. Рабочие циклы при ультразвуковой сварке: tп, tз, tзк, tк, tуз, tсв – соответственно продолжительность предварительного сжатия, запаздывания, интервал между выключением ультразвука и приложением ковочного усилия, продолжительность ковки, действия ультразвука, время сварки

Сварка полимерных пленок. Для сварки полимерных пленок применяется ручная сварка (сварка скользящим инструментом) и непрерывная механизированная (автоматизированная) сварка. Наиболее существенное влияние на прочность сварных соединений при сварке скользящим инструментом оказывает амплитуда колебаний рабочего торца инструмента, в меньшей степени - усилие прижатия инструмента к материалу. Максимальную прочность сварных соединений можно получить только при некоторых оптимальных амплитудах колебаний. Прочность соединений зависит также от разнотолщинности материала, чистоты обработки поверхности и твердости материала подложки, на которую укладывают пленки при сварке.

Скорость сварки определяется амплитудой колебаний инструмента и толщиной свариваемого материала.

При сварке скользящим инструментом наиболее эффективна заточка инструмента под углом 350 с закруглением на конус радиусом 1 мм. Инструменты изготавливают из алюминиевых (Д16, А95) и титановых (ВТ5) сплавов. Инструменты из этих материалов при работе почти не нагреваются и не повреждают свариваемую пленку.

Типы сварных соединений синтетических тканей приведены на рис.44.



Рис.44. Сварные швы синтетических тканей: а, б, в – стачные; г - накладные

С
71

Ультразвуковая сварка
варка мягких пластмасс.
Мягкие пластмассы характеризуются низким модулем упругости и большим коэффициентом затухания ультразвуковых колебаний. Для соединения мягких пластмасс в основном используется контактная ультразвуковая сварка. Характерная особенность УЗС этих материалов состоит в значительном тепловыделении не только на границе раздела свариваемых материалов, но и в объемах, прилегающих к волноводу и опоре. Это явление приводит к существенной деформации поверхностей свариваемых деталей, внедрению рабочего торца волновода в пластмассу с вытеснением пластифицированного материала. Поэтому УЗС мягких пластмасс следует использовать для соединения по контуру при изготовлении изделий типа емкостей, контейнеров для хранения различных продуктов. Прослойки в виде пасты или сыпучих веществ уменьшают прочность сварных соединений. Порошкообразные прослойки собираются в комки, создавая очаги непроваров. Для сварки изделий из полимеров, на поверхности которых находятся различные загрязнения, ультразвуковые колебания включаются до приложения статического давления. Предварительное включение ультразвука позволяет очищать свариваемые поверхности, загрязненные различными веществами.

Существенное влияние на качество сварного соединения оказывает форма и расположение опоры по отношению к волноводу. Соосность и параллельность рабочих поверхностей волновода и опоры обеспечивает получение качественных соединений.

Сварка жестких пластмасс. Для соединения жестких пластмасс применяют как контактную, так и передаточную УЗС. При сварке изделий из жестких полимеров (особенно швов большой протяженности) после выключения ультразвуковых колебаний рекомендуется увеличить давление на волновод с целью уплотнения сварного шва. Повышенное давление ковочного усилия должно следовать за выключением ультразвуковых колебаний через небольшой строго контролируемый интервал времени. Применение проковки через большой промежуток времени не дает результатов, так как свариваемый материал успевает остыть; через недостаточный промежуток возможно выдавливание расплавленного материала из места сварки под действием значительного ковочного усилия.

Параметры режима сварки зависят от материала, размеров и формы свариваемых изделий, вида и геометрии разделки кромок зоны сварки. При выборе формы разделки кромок деталей в зоне сварки следует руководствоваться такими требованиями к готовой продукции из пластмасс, как прочность, герметичность, эстетичный внешний вид. Применяемые разделки кромок разделяются на открытые, закрытые или гнездообразные и ступенчатые (рис.45). Наличие разделки кромок оказывает существенное влияние на кинетику образования сварных соединений жестких пластмасс.

1   2   3   4   5   6   7


5 53 .3. Сварка экструдируемой присадкой (расплавом)
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации