Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

29.4.К онтактная тепловая сварка

29.4.1. Схемы процесса

Сущность способа контактной тепловой сварки заключается в том, что свариваемые детали в месте соединения нагреваются до температуры вязкотекучего состояния специальными инстру­ ментами-нагревателями, передающими тепло свариваемым по­ верхностям при контакте с ними. После разогрева свариваемых поверхностей нагреватель выводят из зоны соединения, и под действием давления детали свариваются.

Различают три способа термоконтактной сварки: проплав­ лением, оплавлением и термоимпульсная.

Сварка проплавлением — нагреватель соприкасается с внеш­ ней поверхностью изделия и тепло передается к свариваемым поверхностям через толщину верхнего слоя пластмассы. Ис­ пользуется для сварки изделий из пленок и тонких листов (рис. 29.4, а, б).

Ш г НИ

У / 'С Л

Сварка оплавлением — нагреватель соприкасается непо­ средственно со свариваемыми поверхностями. Используется для сварки пластмассовых труб, стержней, для приварки арматуры к трубопроводам, для сварки фасонных изделий и конструкций (рис. 29.4,в, г).

Термоимпульсная сварка осуществляется с помощью мало­ инерционных нагревательных элементов, по которым пропу­ скают кратковременные, но мощные импульсы тока. Сварка осуществляется с одноили двусторонним подводом энергии. В паузах между импульсами электрического тока сварной шов охлаждается под давлением.

Термоимпульсная сварка применяется в основном для со­ единения пленок из полиолефинов толщиной 20—250 мкм. Дли­ тельность импульсов от 0,1 до 1 с, частота — один импульс в се­ кунду при удельной мощности 0,03 Вт/м2.

Термоконтактная сварка применяется для соединения поли­ этилена, полиизобутилена, полистирола, полипропилена, фторо­ пласта, поливинилхлорида. Прочность сварных соединений вы­ сокая и составляет 90—100% прочности основного материала.

29.4.2. Оборудование

Процесс сварки может осуществляться различными нагрева­ тельными элементами — стальными пластинами, лентами, роли­ ками, электропаяльниками, дисками, кольцами и электроутю­ гами особой конструкции, которые встраиваются в специаль­ ные устройства и установки.

Для сварки армированных пленок в монтажных условиях в нашей стране получили распространение полуавтоматические

УСПП-ЗМ, МСП-17М, МСП-17ММ.

Для сварки пленок применяются ручные устройства и пере­ носные полуавтоматы — ручной ролик ВНИИСТ-3, ручной по­ лоз УСИ-1, клещи типа КС «Молния», «Молния-2М».

Для сварки труб диаметром от 25 до 1200 мм нашей промыш­ ленностью выпускаются устройства типа УСКПТ-12, СА-59, УСП-5, УСКП-6, УСТТ-110, УСТТ-400, УСТТ-900, УСТТ-1200.

29.5.С вар ка ультразвуком

29.5.1.Схемы процесса

Способ предложен в 1958 г. учеными МВТУ им. Н. Э. Баумана под руководством акад. Г. А. Николаева. Способ ультразвуко­ вой сварки пластмасс заключается в том, что электрические ко­

волновода, приводит к нагреву свариваемого материала, а дей­ ствие статического давления обеспечивает получение прочного

к свариваемым поверхностям. Такая схема ввода энергии при­ меняется для ультразвуковой сварки пластмасс, в отличие от «металлической» схемы, когда механические колебания дейст­ вуют в плоскости соединяемых поверхностей, а давление при­ кладывается перпендикулярно к ним. Подвод энергии от вол­ новода может быть односторонним и двусторонним. По харак­ теру передачи энергии и распределению ее по свариваемым по­ верхностям ультразвуковая сварка делится на контактную и передаточную.

29.5.2. Контактная сварка

Возможность передачи механической энергии в зону сварки зависит от упругих свойств и.коэффициента затухания колеба­ ний свариваемых материалов. Если полимер характеризуется

29.5.3. Передаточная сварка

Если полимер обладает высоким модулем упругости и низким коэффициентом затухания, то сварное соединение можно по­ лучать на большом удалении от поверхности ввода механиче­ ских колебаний (рис. 29.7). В этом случае ввод механических колебаний может осуществляться в точке или на небольшом участке поверхности верхней детали. Благодаря хорошим аку­ стическим свойствам материала изделия энергия ультразву­ ковой волны незначительно ослабляется при проходе через деталь, контактирующую с волноводом, и почти полностью транспортируется к границе раздела свариваемых деталей. Тепловыделение на границе раздела в этом случае зависит от конфигурации изделия, а площадь сварки значительно отлича­ ется от площади рабочего торца волновода. Передаточную сварку рекомендуется применять для соединения объемных деталей из жестких пластмасс, таких как полистирол, полиме­ тилметакрилат, капрон, полиамиды, поликарбонат. Наиболее распространены стыковые и тавровые соединения. Удаление поверхности ввода механических колебаний от плоскости раз-

Рис. 29.7. Схема передаточной ультразвуковой сварки: В — волновод; С Д — свариваемые детали

дела свариваемых деталей зависит от упругих свойств мате­ риала, мощности ультразвука, подготовки кромок и может со­ ставлять от 10 до 250 мм. В случае необходимости передаточ­ ной сваркой можно соединять и мягкие термопласты. Для этого свариваемые детали должны находиться в жестком за­ стекленном состоянии, что может быть достигнуто путем ох­ лаждения их до температуры стеклования.

29.5.4. Оборудование

В МГТУ им. Н. Э. Баумана разработаны машины типа УПМ-21, УПК-15М, УПШ-12, ВНИИЭСО разработаны машины типа МТУ-1,5 и МТУ-0,4, которые серийно выпускаются заводом «Электросварка». Переносные установки РУСУ-50 и РУСУ-44-250 разработаны в НИАТ. Машины типа БШМ-1 раз­ работаны ВНИИЛТЕКмашем совместно с ВНИИТВЧ им.. В. П. Вологдина и серийно выпускаются ПО ПромшВеймаш (г. Орша).

29.6. Сварка трением и вибротрением

29.6.1. Схемы процесса

Сварка трением основана на превращении механической энер­ гии трения в тепловую энергию. Процесс состоит из двух ста­ дий: нагрева и осадки.

На стадии нагрева детали приводят в соприкосновение одну с другой за счет приложения давления и осуществляют их вза­ имное перемещение. В начале процесса за счет действия дав­