Сварка пластика при помощи сварочного фена и экструдера.

Прежде чем приступить к описанию особенностей каждого вида пластика, разберемся в самом процессе.

Сварка пластика – процесс соединения нескольких термопластичных материалов с использованием тепла, давления и дополнительных (а может, и без) средств. Мы сейчас рассматриваем ситуацию, когда для скрепления двух поверхностей, на одну из них наносится размягчающий растворитель, позволяющий им взаимодействовать.

ПРОЦЕСС:

• Место будущего шва подвергается воздействию реагента.
• Нитевидные молекулы пластичного материала способны переплетаться друг с другом, поэтому в месте соприкасания двух однородных полимеров появляются гомогенные образования.

ВАЖНО: допускается сварка лишь однородных (с одинаковыми молекулярными весами и плотностью) пластиков, например PP с РР, мягкий PE с мягким PE. Цвет материала не имеет значения. Исключения происходят только при необходимости создания достаточной прочности соединений, например, акриловое стекло с пластиком типа PVC.

СВАРКА ГОРЯЧИМ ГАЗОМ

В этом разделе мы рассмотрим 7 пунктов:

• Рабочее место;
• Подготовка шва;
• Способы сварки;
• Примеры швов;
• Применение круглых, скоростных и прихваточных форсунок;
• Дефекты сварки;
• Обработка швов;
• Свариваемость типов.

К сварному оборудованию относятся:

• Пистолеты с диаметром в 3,4 и 5 мм;
• Форсунки;
• Приборы измерения температуры;
• Приборы измерения влажности;
• Приборы отделения масла и воды.

• Швы бывают:
• V-образный простой;
• V-образный двойной;
• U-образный.
• Х-образный.

ВАЖНО: плиты, подлежащие сварке, должны быть безупречно прямыми. Добиться этого можно, используя рубанок, фрезу, нож, циклей. Всю грязь, жир, пот от рук, пленку окиси необходимо удалить так же, чтобы выдержать одинаковое качество по всему объекту.

Наиболее часто употребимый V-образный шов. Он означает, что сварка требуется сразу с двух сторон плитки. Но это и хорошо, чем больше швов, тем меньше напряжения испытывает материал.

Способы сварки

Жизненно необходимо, чтобы склеиваемая поверхность и проволока для сварки были равномерно пластичны. Это требуется для того, чтобы не возникли потом трещины в швах из-за неполноценного скрепления. Поэтому контролируйте периодически процесс по температуре и воздуху.

ПРОЦЕСС:

• Прогрев начального участка проволоки до матовой поверхности;
• Очистка ранее наваренного слоя от окисной пленки специальными средствами. Такая пленочка формируется при высокой температуре материала.

ВАЖНО: чтобы уменьшить деформацию, сварной слой стоит охладить. Помимо всего прочего специалист обязан следить за равномерностью нагрева плит по обе стороны от шва, обычно такая площадь не превышает расстояния в 8 мм.

На рисунке изображены V- и Х-образные швы.

Толщина материала, мм

Количество х диаметр

V-образный шов 2

V-образный шов 5

(Х-образный шов) 6

Применение круглых форсунок

Более сложная работа, нежели сварка со скоростными форсунками, требуется больше умений. Сам процесс выглядит так:

Проволока располагается под прямым углом, исключая образование трещин поперечных и осаживаний.

Применение скоростных форсунок

Сварка со скоростными форсунками, как правило, в 2 раза быстрее той, что с круглыми. Узкое сопло форсунки обеспечивает нагрев только необходимой зоны. Размер этих малышек зависит от диаметра проволоки.

Применение прихваточных форсунок

Прихваточные значит фиксирующие детали. Горячий воздух подводится так, чтобы плавить кромки. Прихваточные форсунки используются всегда при V-образных. Так достигается безупречное соединение корневого участка и предупреждение концентрации напряжения. Специалисты сварки рекомендуют применять прихватки в случаях, когда полимерные плиты имеют сверху какие-либо элементы.

Дефекты сварки

Знание причин дефектов может помочь в их избежании.

К таковым относятся :

• Не соответствие температуры и количества воздуха требованиям сварки;
• Недостаточно очищены сварочные поверхности и проволока;
• Грязный воздух (влага, пыль и масло);
• Неправильный побор проволоки;
• Неровная поверхность плит;
• Через чур быстрая сварка. Из-за этого проволока не до конца приобретает пластичность и не может полностью заполнить шов, остаются прорези, через которые может просачиваться воздух и влага;
• Внутри шва имеются пузырики воздуха;
• Плита и проволока нагреты не одинаково, по этой причине плохое сцепление;
• Швы не прихвачены, полотна подвижны;
• Молекулярные цепочки повреждены через чур высокой температурой, склеивание не происходит.

ПОСЛЕДУЮЩАЯ ОБРАБОТКА ШВОВ

Швы обрабатывать не обязательно, но если есть необходимость и желание, то можно:

• Строгать;
• Снимать напильничком;
• Шлифовать.

ВАЖНО: следите за тем, чтобы ваша послесварочная обработка не оставляла после себя царапины и надрезы. Полировка швов производится наждачной бумагой с каждым разом все более тонкой и менее грубой.

СВАРИВАЕМОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Как говорилось ранее, сварке подлежат материалы одного рода и плотности. Проверить правильность ваших решений относительно совместимости полимеров можно в определениях формах по DIN 16776 (PE) и DIN 16774 (PP). Релевантные величины MFR так же можно подсмотреть в наименованиях формовочных масс. Исключениями служат случаи, когда нужно получить достаточно прочное соединение, например, сварка PVC и акрилового стекла. Более подробно информацию можно изучить в Директиве DVS 2207 часть 15.

ЭКСТРУЗИОННАЯ СВАРКА

Экструзионная сварка применяется во всех развитых странах мира, следовательно, как утверждают специалисты, главное - понять, как работает данный продукт (то есть, ознакомиться с инструкцией перед применением). С экструзионной сваркой работа будет выполняться гораздо эффективнее, намного быстрее, профессиональнее. Такая сварка уникальна тем, что используется в огромном разнообразии нестандартных, сложных форм сварных швов, в отличии от основных форм, таких как внутренний угол, наружный угол и стыковые соединения. Для каждого шва всего лишь требуется подходящий по форме и размеру сварочный башмак.

Данная технология более применима, более результативна в отличии от стандартной сварки в данной сфере, ведь этот процесс обеспечивает:

• Высокую скорость процесса сварки;
• Минимализирует влияние такого понятия, как человеческий фактор.

УСТРОЙСТВО ОБОРУДОВАНИЯ

Экструзионная сварка может сварить листы и огромные разновидные пленки из полимеров. Неважно насколько изогнута деталь, или какой у нее радиус изгиба, который в большинстве случаев может превышать либо ширину шва, либо длину сварочного башмака, либо и то, и другое. Данная сварка более щадяша. Сварочные экструдеры сваривают две детали, впрыскивая расплавленный присадочный материал туда, где надо осуществить процесс сварки. Работает сварочный экструдер очень просто: экструдер снабжен нагревателем воздуха для того, чтобы зона сварки была нагрета, до вспрыскивания присадочного материала. Далее горячий воздух подается через специальное сопло в зону сварки и нагревает поверхность до определенного вязко-текучего состояния. Температура воздуха у данного оборудования регулируется контроллером. Также нагреватель может быть похож на термофен (оборудован специальным встроенным нагнетателем потока воздуха). В некоторых компаниях экструдер получает внешнюю подачу воздуха – от компрессора, или монтажа пневмосетей предприятия. Присадочный материал обычно в виде полиэтиленового или пластикового сварочного прутка, или гранул, подается через формующее отверстие головной части экструдера. Обратите внимание, что сам материал деталей должен соответствовать химическому составу присадочного материала, как и совпадать показатель текучести. Иногда бывает, что показатель текучести расплава (ПТР) свариваемых деталей разный, тогда нужно, чтобы присадочный материал имел средний коэффициент. Шнековые элементы экструдера приводятся в движение обычной ручной дрелью (дрель выступает в роли привода). Учитывая обычную продолжительность работы экструдера, рассматриваемая явно больше, чем у дрели, тем более на качественных экструдерах используются более модифицированные электромоторы, которые рассчитаны на длительный процесс работы. К месту будет вспомнить нынешние современные двигатели привода, такие как асинхронный, который будет без графитовых щеточек. Вот именно двигатели такой конструкции предрасполагают гораздо большим источником ресурса и самое важное регулируются с превосходной точностью, обороты данного шнека экструдера в немаленьком диапазоне - от 20% до 100%. Как же выглядит процесс прохождения через экструдер присадочного материала, подробнее. Наша проволока начинает постепенно нагреваться и перемешиваться, пока она не станет однородной. Электронагрев нашего экструдера «рубашки» обеспечивает должный уровень температуры. Если покупать простой тип экструдера, то проволока будет проходить через зону рубашки, только после чего в сварочную часть. Этот пример показывает, что температура разогрева нашего присадочного материала зависит от температуры парящей там атмосферы. Уже расплавленная и доведенная до однородного состояния присадочная проволока проходит непосредственно в место сварки, минуя сварочный башмак, часто изготавливаемый из такого материала, как ПТФЭ, иначе фторопласт-4. ПТФЭ широко применяется в связи с высокой температурой и скоростью плавления.

ФОРМА СВАРОЧНОГО БАШМАКА

Башмак обвивает присадочный материал, сообщая давление, которое необходимое для самой сварки. Наряду с этим он начинает формировать шов и сглаживает данную поверхность. Исходя из этого, эта деталь обязательно должна соответствовать форме и, самое главное, размеру предполагаемой поверхности шва. Нос сварочного башмака имеет одинаковую форму со скрепляемыми поверхностями, но ни в коем случае не должен прикасаться к ним. Для удовлетворения такого условия расстояние должно быть около 1-3 мм. В частности, передняя граница носа скруглена. Кромки обязательно должны быть как бы скошены, чтобы получился угол 45-90° (раскрытия шва) – меньший угол предназначен для толстых листовок, а больший - наоборот. Для того чтобы вязко-текучая смесь заполнила всю зону шва, угол (шва) раскрытия делается большим. Ограничение раскрытия для толстых листов должно быть не более 30мм. Иначе оператор просто не сможет прижать профессиональный сварочный башмак. Перед началом сварки листы нужно зафиксировать крепко относительно друг друга, надо оставить между маленький зазор шириной до 2мм. Подготовку кромок в обязательном порядке нужно производить непосредственно перед тем, как начать процесс сварки, так как поверхность большинство термопластов начинают окисляться на открытом воздухе. Если вдруг после проведения подготовки прошло больше 20 минут, нужно снова почистить поверхности. Лучше не очищать их растворителями, используйте скребки. Примите к сведению, что перехлест так называемой шляпки шва скорее всего будет составлять не менее 2 мм.На практике иногда появляется необходимость сварить нужный шов, форма которого меняется. Данный случай подходит для использования переменного сечения.

ВЫПОЛНЕНИЕ СВАРКИ

Н ужно установить экструдер на подставку, далее включить его в ближайшую сеть электропитания. Термофен на экструдере должен заработать автоматически. В случае, если экструдер оснащен нагревателем воздуха, то стоит врубить подачу воздуха и проконтролировать все: давление не меньше 0,4Б, расход воздуха - 300л/ч. После обязательной установки нужной температуры на дисплее начинается нагрев термофена с экструзионной камерой. Башмак тоже требует нагрева перед началом процесса, иначе он сделает шов волнистым. Большинство экструдеров имеют функцию блокировки, если замечена ошибка. Данная блокировка контролирует уровень температуры в экструзионной камере, и вы не сможете включить привод, пока стоящая там температура не достигнет нужного порогового значения. Иначе вы повредите электромотор, или еще хуже редуктор. Все показания на дисплее контроллера нужно иногда подвергать проверке с помощью контактного термометра. Нужно знать площадь нашего поперечного сечения швов, которые мы решились сварить, чтобы рассчитать необходимо минимальную, а также максимальную производительность данного экструдера. В частности, у экструдеров особенно с асинхронным (двигателем) диапазон материала площади пересечения привариваемых швов должен быть чуть шире.