Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

сварка вращением; вибрацией свариваемых деталей или про­ межуточного элемента — сварка вибротрением; вращательно­ вибрационным движением свариваемых деталей или промежу­ точного элемента.

При сварке трением вращения одна деталь закреплена не­ подвижно, а вторая вращается. На сопряженных торцевых поверхностях возникают силы трения, вызывающие интенсив­ ный нагрев и оплавление торцев. При накоплении в стыке не­ обходимого количества расплава вращение прекращают и про­ исходит осадка до образования сварного соединения (рис. 29.8).

Схема, при которой вращение свариваемых деталей произво­ дят в разные стороны, не нашла практического применения из-за технических сложностей.

Длинные и громоздкие детали, вращение и, особенно, быст­ рое торможение которых затруднительно, можно сваривать при помощи третьей промежуточной детали (вставки). Для этого длинные детали закрепляют неподвижно, а вставку вращают вокруг общей оси свариваемых деталей.

В последнее время особенно для сварки несимметричных де­ талей нашла применение сварка вибротрением.

Сопрягаемые детали при этом могут совершать возвратно­ поступательное движение в плоскости стыка или вокруг опреде­ ленной оси.

Сварка трением может применяться практически для всех термопластов: полиолефинов, полиамидов, полиметилметакри­ лата, полистирола и др. Ее отличают большая скорость соеди­

нения, простота конструкции оборудования, локальный разо­ грев, предотвращение окисления расплава, отсутствие необходи­ мости предварительной очистки поверхностей.

29.6.2. Оборудование

Сварку пластмасс трением осуществляют на различных метал­ лорежущих станках: токарных, сверлильных, фрезерных и на специальных сварочных машинах.

В СНГ выпускаются машины двух типов МСП-1 и МСП-2, выполненные на базе токарных станков.

29.7.Сварка токами высокой частоты

29.7.1. Схемы процесса

Сварка термопластов ТВЧ основана на нагреве в результате преобразования электрической энергии в тепловую непосред­ ственно внутри самого материала.

Сущность процесса сварки ТВЧ заключается в следующем. Свариваемое изделие помещают в переменное электрическое поле высокой частоты. Поскольку пластмассы являются не­ совершенными диэлектриками, элементарные заряды при вне­ сении диэлектрика в высокочастотное поле несколько смещаются, небольшое количество имеющихся в диэлектрике свободных зарядов образует ток проводимости. На смещение заряженных частиц затрачивается работа, которая превраща­ ется в тепло благодаря наличию молекулярного трения между материальными частицами. Каждое изменение направления

Рис. 29.9. Схема прессовой (а) н роликовой (б) высокочастотной сварки пластмасс:

ролик

выходит из-под электродов-роликов в нагретом состоянии. Это приводит к значительным деформациям шва, особенно при больших толщинах свариваемого материала. Во-вторых, элек­ трическая емкость между роликами мала, что также не позво­ ляет достичь больших скоростей сварки. Указанные недостатки обусловливают целесообразность применения роликовой сварки ТВЧ только для соединения тонких пленок, так как с повыше­ нием толщины скорость сварки значительно снижается. Так, при толщине пленки 100 мкм оптимальная скорость сварки со­ ставляет 6 м/мин, а при толщине 200 мкм — 2 м/мин. При боль­ шой толщине скорость сварки ТВЧ снижается настолько, что применение ее становится экономически нецелесообразно.

29.7.4. Оборудование

Для целей сварки пластмасс принята серия сварочных уста­ новок, питаемых от ламповых генераторов следующих мощно­ стей: 1,6; 4,0; 6,0; 10 кВт, которые работают исключительно на частоте 27,12 МГц±1 %.

В настоящее время отечественной промышленностью выпу­ скаются высокочастотные сварочные установки ВЧДЗ-1,6/27, ВЧД6-4/27, ВЧД10-4/27, ВЧД6-10/27 Таганрогским заводом электротермического оборудования.

29.8. Сварка ИК-излучением

29.8.1. Схемы процесса

Сварка с помощью ИК-излучения основана на превращении лучистой энергии в тепловую внутри соединяемого материала. ИК-излучение имеет электромагнитную природу, считается, что ИК-спектр занимает область длин волн от 0,72 до 1000 мкм, т. е. от красной границы видимого спектра до коротковолновой части миллиметрового диапазона, ИК-лучи ведут себя как и любые другие лучи: отражаются, преломляются, поглощаются. Поглощаемость ИК-лучей телами и использована для сварки. Механизм преобразования ИК-лучей в тепло внутри материала состоит в следущем. Известно, что элементарные частицы тел имеют собственную частоту колебаний, а для пластмасс эти частоты колебаний определяются структурой молекул, разме­ рами атомов, внутри- и межмолекулярными связями. И если частота ИК-лучей совпадает с собственной частотой колебаний элементарных частиц облучаемого тела, то происходит так на­ зываемое резонансное поглощение, т. е. превращение электро­ магнитной энергии в тепловую (рис. 29.10). Важной характе­ ристикой нагрева ИК-лучами служит степень поглощения пластмассами лучистой энергии. Наибольшей поглощающей

2—4 с; при 6= 1,5=2 мм 15—20 с. Прочность равна прочности

основного материала. Хорошо свариваются ИК-излучением пленки из пентапласта и поливинилхлорида; для пакета с 6= = 150-*-200 мкм, *Св = 5-*-7 с .

Возможна сварка ИК-излучением листового материала, стержней, труб и других профилей как с присадочным прутком с разделкой кромок, так и без присадочного материала, где ИК-излучатели выполнены с прямоугольными и фигурными нагревательными элементами.

29.8.2. Оборудование

Источник ИК-излучения — самый важный элемент сварочных устройств и установок, которые состоят из кварцевых излуча­ телей, силитовых стержней и никельхромовых сплавов.

Кварцевые излучатели выпускаются в виде трубок, внутри которых находится токопроводящая спираль. В разборных на­ гревателях нихромовая спираль намотана на кварцевый стер­