Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

жень и вставлена в кварцевую трубку толщиной 2 мм, которая нагревается до 1273—1473 К.

В газонаполненных кварцевых лампах источником излучения является вольфрамовая спираль. Температура нагрева нити та­ ких ламп 2373 К.

Чаще используются силитовые излучатели. Силит — это ке­ рамический материал на основе карбида кремния и глины. Он обладает повышенным электросопротивлением в сочетании с термостойкостью. Силитовые стержни располагаются на рас­ стоянии до 10 мм от свариваемых изделий. Рабочие темпера­

Для непрерывной сварки термопластичных пленок толщиной до 2 мм ИК-излучением разработаны и выпускаются универ­ сальные сварочные машины МСП-5М и СПК-М со сменными рабочими головками. Для непрерывной стыковой сварки лино­ леума из ПВХ применяются сварочные устройства типа «Пи- лад-220». Для автоматической сварки пластиковых труб с на­ ружным диаметром до 140 мм применяется установка УСПТ-ИК-1С, до 320 мм — УСПТ-ИК-2С.

29.9. Сварка лучом лазера

При сварке термопласта лучом лазера нагрев соединяемых по­ верхностей достигается в результате превращения лучевой энер­ гии лазера в тепловую в месте фокусировки луча (рис. 29.11). Особенность лазерного излучения состоит в его способности соз­ давать в фокусе мощность значительной плотности. Для этого

ния С02-лазера и около 4 % отражает от своей поверхности. Пленки из ПВХ плохо свариваются лазером вследствие их склонности к деструкции в процессе концентрированного на­ грева, С02-лазер широко применяют для резки термопластов, а также раскроя синтетических тканей, трикотажа, искусствен­ ных кож и т. д. При этом средняя скорость раскроя составляет 1 м/с и зависит от количества слоев материала, его свойств и мощности луча. В этом случае используются лазерные уста­ новки мощностью до 250 Вт с расходом газовой смеси гелия, диоксида углерода и азота от 30 до 40 л/ч.

29.10. С варка световым лучом

Принципиально сварка световым, лучом не отличается от сварки ИК-излучением. Для осуществления этого метода используется излучение с диапазоном длин волн 0,5—0,7 мкм.

В СНГ сварка световым лучом не получила широкого рас­ пространения,

Сварка пленок может производиться как прямым, так и косвенным нагревом. При сварке прямым нагревом скорость сварки полиэтиленовых пленок может достигать 0,5 м/с, а по­ ливинилхлоридных с черным пигментом— 1,6 м/с. Такая вы­ сокая производительность обусловлена большой концентрацией энергии — до 4 Вт/мм3.

Сварка листов осуществляется с применением пруткового присадочного материала. Используются два нагревателя, стержневой излучатель —для предварительного нагрева кромок и точечный излучатель —для нагрева прутка и кромок. Пруток дополнительно нагревается в подогревателе. Прижим размяг­ ченного присадочного материала производится роликом. Для получения непрерывных швов сварочное устройство перемеща­ ется с помощью транспортирующих роликов.

29.11. Комбинированные способы сварки полимеров

Ряд полимеров (полиамиды, фторопласты, поликарбонат и др.) из-за особенностей теплофизических свойств обладают ценными эксплуатацион­ ными свойствами, которые позволяют использовать их в ответственных сварных конструкциях. Однако эти полимеры обладают плохой или ограни­ ченной свариваемостью. Для расширения технологических возможностей сварки и повышения качества сварных соединений на этих полимерах целе­ сообразно использовать комбинированные способы сварки.

Сущность комбинированных способов сварки полимеров заключается в том, что на различных стадиях процесса на материал шва воздействуют различными источниками энергии. При этом один из источников энергии служит для активации материала на стыкуемых поверхностях, например придания вязко-текучего состояния. А второй источник энергии способст­ вует протеканию процессов образования соединения за счет ускорения диф­ фузионных, химических, макро- и микрореологических процессов на гра­ нице раздела свариваемых поверхностей.

Классификация способов

Классификация базируется на общей классификации сварки полимерных материалов, широко освещенной в специальной литературе [2—4]. В основу классификации комбинированных способов сварки положены источники

Рис. 29.12. Схема классификации комбинированных способов сварки

m 5 ^

3)термохимическую — использование химически активных материалов,

потенциально способных обрабатывать химические соединения полимеров с активацией процесса образования химических связей за счет выделения тепловой энергии при обработке ТВЧ или УЗ колебаниями.

В зависимости от последовательности, воздействия различных видов энергии способы подразделяются на последовательное, когда воздействуют сначала одним видом энергии, а затем другим; параллельное, когда одновре­ менно воздействуют оба вида энергии, и последовательно-параллельное. Пример последовательно-параллельного воздействия приведен на рис. 29.14 для фрикционно-ультразвуковой сварки полимеров.

Термоультразвуковая сварка с присадочным материалом

Сущность способа заключается в последующей ультразвуко­ вой обработке сварного шва при прутковой сварке нагретым

газом. При этом воздействие УЗ колебаниями на шов способ­ ствует повышению качества сварного соединения за счет дега­ зации материала шва (удаляет поры, пустоты), дополнитель­ ного разогрева и перемешивания расплава на границе между присадочным прутком и основным материалом. Целесообразно использовать при соединении листового винипласта в ответ­ ственных сварных конструкциях.

Основные режимы сварки: температура и расход газа; уси­ лие осадки прутка; амплитуда УЗ колебаний; статическое уси­ лие воздействия УЗ инструмента.

Термоультразвуковая сварка имеет несколько разновидно­ стей в зависимости от источника нагрева (см. рис. 29.13,6, в).

Сущность способов заключается в предварительном нагреве соединяемых поверхностей до температуры вязко-текучего со­ стояния. При этом в стыке создается мягкая прослойка мате­ риала с повышенным декрементом затухания УЗ колебаний. При последующем пропускании УЗ колебаний в прослойке про­ исходит интенсивное поглощение УЗ энергии, разогрев и плав­

ление полимера. Механическое воздействие УЗ колебаний вызы­ вает макро- и микрореологические процессы, способствующие перемешиванию расплава в стыке. Целесообразно использовать для соединения фторопласта-4, полиамидов, поликарбоната.

Основные режимы сварки: температура предварительного

пользуется сочетание механической энергии трения и УЗ коле­ баний.

Сущность способа заключается в предварительном разогреве материала стыкуемых поверхностей за счет энергии, выделив­ шейся при вибрации или трении вращения до температуры вязко-текучего состояния. При последующем пропускании УЗ колебаний происходит плавление, дезориентация течения рас­ плава в стыке, перемешивание материала стыкуемых поверх­ ностей. Целесообразно использовать для соединения, полиами­ дов, поликарбоната.

Основйые режимы сварки: скорость поверхностного скольже­ ния; статическое усилие сжатия при трении и УЗ обработке;

амплитуда и время УЗ обработки.

3)термохимическую — использование химически активных материалов,

потенциально способных обрабатывать химические соединения полимеров с активацией процесса образования химических связей за счет выделения тепловой энергии при обработке ТВЧ или УЗ колебаниями.

В зависимости от последовательности, воздействия различных видов энергии способы подразделяются на последовательное, когда воздействуют сначала одним видом энергии, а затем другим; параллельное, когда одновре­ менно воздействуют оба вида энергии, и последовательно-параллельное. Пример последовательно-параллельного воздействия приведен на рис. 29.14 для фрикционно-ультразвуковой сварки полимеров.

Термоультразвуковая сварка с присадочным материалом

Сущность способа заключается в последующей ультразвуко­ вой обработке сварного шва при прутковой сварке нагретым газом. При этом воздействие УЗ колебаниями на шов способ­ ствует повышению качества сварного соединения за счет дега­ зации материала шва (удаляет поры, пустоты), дополнитель­ ного разогрева и перемешивания расплава на границе между присадочным прутком и основным материалом. Целесообразно использовать при соединении листового винипласта в ответ­ ственных сварных конструкциях.

Основные режимы сварки: температура и расход газа; уси­ лие осадки прутка; амплитуда УЗ колебаний; статическое уси­ лие воздействия УЗ инструмента.

Термоультразвуковая сварка имеет несколько разновидно­ стей в зависимости от источника нагрева (см. рис. 29.13,6, в).

Сущность способов заключается в предварительном нагреве соединяемых поверхностей до температуры вязко-текучего со­ стояния. При этом в стыке создается мягкая прослойка мате­ риала с повышенным декрементом затухания УЗ колебаний. При последующем пропускании УЗ колебаний в прослойке про­ исходит интенсивное поглощение УЗ энергии, разогрев и плав­