Сварка пластмасс

Министерство  образования Российской Федерации

Пермский  Государственный Технический Университет

Кафедра сварочного производства и

технологии  конструкционного материала 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Сварка  пластмасс 

реферат по дисциплине: «Технология металлов и сварка» 
 
 
 
 
 
 
 

Работу  выполнил студент:

очного  отделения СТФ

группы  ПСК-08-2

Кондрашова  А.Д. 

Работу  проверил и принял:

профессор, доктор технических наук

Игнатов М.Н. 
 
 
 
 
 

Пермь 2010 г

   Содержание 

Введение………………………………………………………………………….…..3

1. Сварка нагретым газом ……………………………………………..….…………4
2. Сварка нагретым инструментом…………………………………..……………...6
3. Сварка расплавом…………………………………………………………………10
4. Сварка трением……………………….…………………………………………...10
5. Ультразвуковая сварка…….… …………………………………………………..11
6. Сварка токами высокой частоты…………………………………………………13
7. Сварка излучением………………………………………………………………..14

Заключение…………..……………………………………………………………….15

Список используемой литературы………………….………………………………16 
 
 
 
 
 
 

 

Введение 

   Самым надежным методом соединения листовых термопластичных материалов при  производстве различных емкостей, бассейнов, гальванованн, септиков, воздуховодов, сложных конструкций, ремонте автомобильных пластмасс и т.д  является сварка – технологический процесс, при котором обеспечивается монолитность (неразъемность) соединения. Различают несколько способов сварки пластмасс и пластмассовых изделий: сварка нагретым газом (преимущественно воздухом) с помощью присадочного прутка, экструзионная сварка пластмассовых конструкций и сварка пластмасс с помощью нагретого элемента.

   Сварка  пластмасс, процесс неразъёмного соединения термопластов и реактопластов, в результате которого исчезает граница раздела между соединяемыми деталями. Сварку термопластов производят с использованием тепла посторонних источников нагрева (газовых теплоносителей, нагретого присадочного материала, нагретого инструмента) или с генерированием тепла внутри пластмассы при преобразовании различных видов энергии (сварка трением, токами ВЧ, ультразвуком, инфракрасным излучением и др.). Сварка происходит в пределах термопластического состояния материалов. При этом свободно перемещающиеся молекулярные цепи связываются в поверхностях контакта соединяемых деталей. Сварной шов охлаждается под давлением и в свободном состоянии.

  Соединение  реактопластов осуществляют способом, основанным на химическом взаимодействии между поверхностями непосредственно или с участием присадочного материала (т. н. химическая сварка). Осуществление этого способа требует интенсивного прогрева поверхностей и интенсификации колебаний звеньев молекул полимера токами ВЧ или ультразвуком. С. п., например плёночных и листовых материалов, внедряется в различных областях промышленности и строительства. 

   Способы сварки термопластичных  материалов:

1. Нагретым газом;
2. Нагретым инструментом:

   - Прямой нагрев:

• Встык
• Враструб фитингом и втулок
• В выточку
• В тавр и угловых соединений
• Нагретой проволокой
• Нагретым клином

   - Косвенный нагрев:

• Термоимпульсом
• Ленточная
• Роликовая
• Контактно-тепловая (прессованием)

3. Расплавом

4. Трением;
5. Ультразвуковая
6. Токами высокой частоты;

   - Оплавлением

   - Экструзионная

   - Индукционная

   7. Излучением

   - Лазерная

   - Световым лучем 

   

1. Сварка  нагретым газом.

 

   Сварка  пластмасс нагретым газом – горячий  воздух нагревает поверхности свариваемого материала и присадочного прутка и, после приложения давления и остывания,  получается монолитное соединение. Отличительной характеристикой способа является подвод тепла непосредственно к соединяемым поверхностям и последовательно от одного участка шва к другому. Наряду с последовательной сваркой возможна также сварка по всей поверхности шва за один прием. Сварку с помощью нагретого газа можно осуществлять с применением присадочного материала и без присадочного материала.

   Данной  сваркой можно соединять детали практически любых размеров и  конфигураций из поливинилхлорида, полиолефинов, полиметилметакрилата, полистирола, полиамидов в любых условиях сварочного производства.

   Недостаток  этого способа – низкая производительность, высокая стоимость.

   Положение шва при сварке: нижнее, горизонтальное, вертикальное (снизу вверх), вертикальное (сверху вниз), горизонтальное на вертикальной поверхности, потолочное; горелка с быстросвариваемым соплом; предпочтительное нижнее и горизонтальное положение шва.

   Изделия: толщина 1,5-20 (30)мм, панели, трубы, гидроизоляционные детали, покрытия для полов, фасонные детали.

   Материалы: твердый, мягкий поливинилхлорид, твердый, мягкий полиэтилен, полипропилен, полиоксиметилен, полиметилметакрилат, полиамиды, полиизобутилен, поликарбонат. 

Рис. 1. Схема  сварки пластмасс нагретым газом  с применением присадочного материала:

1- свариваемые  изделия; 2- сварочный шов; 

3- присадочный  материал; 4- наконечник нагревателя;

5- струя  нагретого газа

Прочность соединений, получаемых без применения присадочного материала, выше, чем с  его применением, и достигает 80- 90 % прочности основного материала, при этом удельная вязкость материала почти не снижается. Данный способ сварки используется главным образом для соединения плоских изделий прямолинейным швом. 

   

Рис. 2. Схема сварки нагретым газом листов термопласта без присадочного материала:

1-сварной  шов; 2- прижимные ролики; 3- свариваемые  листы; 4- наконечник нагревателя 
 

   

Рис. 3. Схема сварки нагретым газом пленочных  материалов:

1- свариваемые  пленки; 2- ограничительые ленты; 3- струя  газа; 4- наконечник нагревателя; 5- упругая  подложка; 6- жесткое основание 

Рис. 4. Схема сварки пленок оплавлением  кромок с подготовкой свариваемых  кромок (а) и без подготовки свариваемых  кромок (б):

1- свариваемые  пленки; 2- струя газа; 3- наконечник  нагревателя; 4- сварной шов; 5- зажимные  губки

2. Сварка нагретым инструментом

 

   Сварка  нагретым инструментом является наиболее универсальной для соединения различных  изделий из термопластов ( пленок, листов, труб, лент, профилей и др.). Обычно при  сварке этим способом присадочный материал не применяется.

   Для нагрева соединяемых поверхностей используются металлические инструменты  различной формы, а нагрев может  осуществляться путем непосредственного  соприкосновения с соединяемыми поверхностями (прямой нагрев, применяется  в основном для сварки толстостенных изделий) или подводом тепла с внешней стороны через всю толщину детали( косвенный нагрев, используется для сварки пленок и тонких листов). Нагретые детали спрессовывают, а затем охлаждают.

   При подводке тепла с внешней стороны  изделий нагревательный инструменты одновременно служат и для спрессовывания соединяемых деталей. Нагрев изделий может быть односторонним или двусторонним. Последний применяется только в тех случаях, кода конструкция свариваемого изделия позволяет подводить нагреватели с вух сторон

   А) Сварка встык

   Положение шва при сварке: любые пространственные положения.

   Изделия: толщина s>2мм, ручная сварка, трубы, профили, панели, слитки,  фасонные детали.  
 

Рис. 5. Последовательность процессов стыковой сварки нагретым инструментом:

а- исходное положение изделий и нагревательного инструмента; б- оплавление свариваемых поверхностей; в- готовое сварное соединение; 1- свариваемые детали; 2- электронагревательный инструмент 

   Материал: твердый суспензионный, ударно-вязкий, мягкий поливинилхлорид, твердый полиэтилен, полипропилен, полиамиды.

   Общая продолжительность сварки: t>60с.

   Источник  нагрева: электрический ток (нагрев электросопротивлением) или пламя  горячего газа (пропан). Сварочные материалы, регуляторы температуры, теплообменники. 

   Б) Сварка враструб, сварка в выточку

   В любых пространственных положениях

   Изделия: толщина s>2мм, ручная сварка враструб, трубы D<50мм, машинная сварка враструб, сварка в выточку труб, панелей, фасонных деталей.

   Материал: твердый, мягкий полиэтилен, полипропилен.

   Источник нагрева: электрический ток (нагрев электросопротивлением) или пламя горючего газа (пропан).

   Сварочные аппараты, машины и принадлежности: Нагревающий элемент с инструментами  для формирования шва (сварочный  дорн или сварочная линза).

   В) сварка тавровых и угловых соединений

   Положение шва при сварке: нижнее

   Изделия: толщина 2-10мм, панели.

   Материал: твердый, мягкий полиэтилен, полипропилен.

   Продолжительность сварки 60с.

   Источник  нагрева: электрический ток (нагрев электросопротивлением)

   Сварка  выполняется без присадочных материалов.

   Г) сварка нагретой проволокой

   Положение шва при сварке: любые пространственные положения

   Изделия: толщина s>1,5мм, панели, трубы.

   Материал: твердый, мягкий полиэтилен, полипропилен, полиметилакрилат.

   Продолжительность сварки: t>30с

   Источник  нагрева: электрический ток (нагрев электросопротивлением)

   Сварочный аппарат: регулировочный трансформатор  или регулировочный выпрямитель (при  отсутствии регулировочного трансформатора)

   Д) сварка нагретым клином 

Рис. 6. Схема сварки нагретым клином нахлесточных соединений пленок :