Суть способу

Суть способу зварювання пластмас нагрітим інструментом полягає в тому, що зварювані деталі в місці з'єднання нагріваються до температури в’язкотекучого стану спеціальними інструментами-нагрівачами. Після розігрівання зварюваних поверхонь нагрівач виводять із зони з'єднання, і під дією тиску деталі зварюються. Розрізняють три способи зварювання нагрітим інструментом: оплавленням, проплавленням і термоімпульсне.

При зварюванні оплавленням (рис. 2.1) нагрівач стикається безпосередньо із зварюваними поверхнями. Цей спосіб зварювання знайшов широке використання в нафтогазовій галузі завдяки простоті технологічного процесу, устаткування і оснащення, його використовують для спорудження пластмасових трубопроводів різного призначення, ємностей, деталей машин, рамних конструкцій з профілів тощо. Найпростіше цим методом отримують стикові зварні з'єднання стрижнів, труб, плит, профілів з поліетилену, поліпропілену і полівінілхлориду завтовшки 2…20 мм

а – зварювання стрижнів в стик; б – зварювання труб в стик; в – зварювання з'єднання на вус; 1 – нагрітий інструмент; 2,3 – зварювані деталі; 4 – притискні ролики; 5 – зварний шов; Р_он – тиск при нагріванні; Р_ос – тиск осідання; Р – тиск притискання.

Рисунок 2.1 – Схеми зварювання оплавленням.

У випадку зварювання проплавленням — нагрівач стикається із зовнішньою поверхнею виробу і тепло передається до зварюваних поверхонь через товщину верхнього шару пластмаси (рис. 2.2).

1 – нагрітий інструмент; 2 – прокладка; 3 – зварювані деталі; 4 – холодний інструмент; Т₁ – Т₄ – розподіл температур по товщині деталей

Рисунок 2.2 – Схеми зварювання проплавленням при односторонньому (а) і двосторонньому (б) підведенні теплової енергії.

Для виконання термоімпульсного зварювання використовують малоінерційний нагрівач у вигляді стрічки або дроту з підвищеним електричним опором, який нагріваючись імпульсом електричного струму розігріває зварювальний матеріал за долі секунди (рис. 2.3). Тиск, необхідний для зварювання, створюється на стрічках за допомогою додаткового пристрою. Після відключення джерела енергії зварний шов швидко охолоджується, знаходячись під тиском.

1 – рухлива притискна губка; 2 – теплоізоляційна прокладка; 3 – розділова плівка; 4 – нагрівальна стрічка (термоелемент); 5 – зварювані плівки; 6 – еластична теплоізоляція; 7 – нерухома притискна губка

Рисунок 2.3 – Схема термоімпульсного зварювання

2.2 Технологія та види зварювання оплавленням.

Зварювання оплавленням являє собою двохетапний процес ‑ оплавлення кромок, що сполучаються та усадка оплавлених поверхонь. Такий порядок виконання процесу передбачає технологічну паузу між закінченням нагрівання і початком усадки.

Для реалізації процесу зварювання оплавленням необхідно нагріти зварювальні поверхні до стану розриву сил взаємодії між макромолекулами (Ван-дерваальсових сил) за приведення матеріалу до в’язкотекучого стану. Після цього необхідно притиснути поверхні одна до одної, в результаті чого пластичний матеріал в зоні контакту починає текти, видавлюючи забруднення та бульбашки повітря. Макромолекули зварювальних поверхонь змішуються, границя між зварюваними виробами зникає. Після охолодження полімеру тепловий рух молекул слабшає і Ван-дерваальсові сили знову зв’язують їх у тверде тіло. Циклограма процесу зварювання оплавленням поліетиленових труб наведена на рис. 2.4.

1 – тиск оплавлення; 2– тиск прогрівання; 3 – тиск осадження;

4 – час оплавлення; 5 – час прогрівання; 6 – час технологічної паузи; 7 – час осадження і охолодженн

Рисунок 2.4 – Циклограма зварювання поліетиленових труб нагрітим інструментом встик

Для максимального усунення внутрішніх напружень необхідне глибоке і плавне прогрівання торця труби. Глибина прогрівання обмежується тією обставиною, що при подальшому притисканні торців один до одного прогріта область не повинна зім’ятися. Оптимальна глибина прогріву приблизно рівна товщині стінки труби. При цьому тонкий шар матеріалу, що контактує з нагрівачем, повинен бути розігрітий до в’язкотекучого стану. Таке прогрівання забезпечується відповідною температурою нагрівального елемента та часом нагрівання стінки труби [15].

При контакті торців труб і поверхні нагрівання виявляється, що навіть ретельно підготовлена поверхня далека від ідеальної площини. Поверхня нагрівального елемента також має відповідну шорсткістю. Тонкий повітряний проміжок, що залишається між торцем труби та нагрівальним елементом є серйозною перепоною для перенесення тепла від нагрівача до зварювальної поверхні.

Для швидкого досягнення повного теплового контакту необхідно на початку нагрівання з великим зусиллям притиснути торець труби до нагрівача. Тоді виступи на поверхні торця будуть швидко оплавлені і витиснуті назовні у формі рівномірного круглого валика, одночасно заповнюючи нерівності на поверхні нагрівача. Видавлений розплавлений матеріал називають гратом.

Негативною особливістю грату є деяке зменшення умовного проходження труби після завершення зварювання, тому деталі безнапірної каналізації не рекомендують з’єднувати шляхом зварювання.

Разом з тим грат збільшує товщину стінки в місці зварного шва. Якщо врахувати, що будь-який полімер під час нагрівання до пластичного стану більшою чи меншою мірою піддається термічному впливу, то збільшення товщини стінки в зоні зварного шва – це єдиний спосіб досягнути тут міцності, не нижчої міцності вихідної труби. Тому нагрівання з прикладанням зусилля продовжують і після того, як досягнутий 100 % тепловий контакт між нагрівальним елементом і торцем труби – поки грат не досягне рекомендованої величини. Оптимальна висота грату до моменту закінчення попереднього процесу нагрівання визначена для кожної товщини зварюваних виробів і для різних термопластів.

Якщо зусилля притискання труби до нагрівального елемента буде недостатнім, то грат, звичайно, досягне потрібної висоти, але час при цьому буде втрачено. Якщо ж зусилля притискання буде надмірним, то перегрітий матеріал буде видавлюватись назовні у вигляді пелюсток, що негативно вплине на розподілення напружень у зоні готового зварного шва. Оптимальне зусилля притискання для труб з ПНТ до нагрівача на першому етапі зварювання згідно нормативних документів складає 0,15 МПа. Час утворення грату оператор завжди визначає візуально, навіть у випадку зварювання на автоматизованому апараті.

Протягом періоду нагрівання, який починається після створення грату потрібної висоти, тиск притискання суттєво зменшується. Зусилля притискання повинне бути досить малим, щоб не викликати подальшого збільшення грату, але, з іншого боку, достатнім, щоб гарантувати контакт торців труби з нагрівальним елементом.

Відмінною ознакою стикового зварювання є повільне глибоке прогрівання поверхонь зварювальним дзеркалом, нагрітим до порівняно невисокої температури (200…220 ºС).

Теоретично зварювання товстостінних виробів рекомендують проводити за низької температури дзеркала протягом тривалого часу, щоб прогріти товстостінну трубу на більшу глибину. З іншого боку, похибки обладнання та температура навколишнього середовища вносять відхилення температурного режиму більше, ніж рекомендовані зміни температури в залежності від товщини стінки труби. Тому на практиці температура дзеркала не залежить від товщини стінки труби.

За температури зварювального дзеркала близько 200 ºС і температури навколишнього середовища 20 ºС швидкість прогрівання матеріалу можна розрахувати. Так, для поліетилену низького тиску він приблизно дорівнює 1 мм за 10 с. Ця швидкість визначає рекомендований час нагрівання в залежності від товщини стінки труби.

Дослідженнями німецьких вчених встановлено відсутність негативного впливу температури нагрівального елемента в діапазоні 190-260 ºС на міцнісні показники у ході тривалої експлуатації поліетиленових виробів. Коливання величини тиску у процесі зварювання від 0,15 МПа до 0,45 МПа також забезпечувало позитивні результати [16].

Після нагрівання поверхонь вирішальне значення має швидке усунення нагрітого інструменту і суміщення зварювальних поверхонь. При цьому необхідно не зім’яти нагріті поверхні. Максимально допустимий час на відведення рухомої труби, усунення зварювального дзеркала та зведення торця труб називається технологічною паузою. Перевищення цього часу призводить до остигання оплавлених торців і, як наслідок, поганої якості шва. Очевидно для товстостінних виробів технологічна пауза більша.

З моменту повторного контактування зварювальних поверхонь у міру остигання матеріалу зусилля притискання поверхонь необхідно плавно збільшувати до рекомендованого тиску охолодження. У випадку збільшення тиску розплавлений матеріал частково видавлюється із зони шва і тече у напрямку зовнішнього і внутрішнього грату, при цьому тонкий шар матеріалу, що окислився і охолодився під час технологічної паузи, змішується з більш глибокими шарами, що не впливає негативно на якість шва.

Під час охолодження завершується формування зони зварного з’єднання. Основна ідея цього процесу полягає в тому, щоб товщина стінки труби в зонах, що прилягають до зварного шва, збільшилась. Причому це збільшення повинно бути тим більше, чим більше був нагрітий матеріал в даній точці. Рекомендовані режими нагрівання та осаджування підібрані так, щоб оптимальним для охолодження було зусилля притискання, яке відповідає зусиллю при попередньому нагріванні.

Після осаджування притискання деталей зберігається постійним до повного охолодження за кімнатної температури. Час охолодження залежить від матеріалу та товщини стінки зварюваних труб і вказується у зварювальних таблицях.

Не варто пробувати прискорити остигання (використання холодної води) – це призведе до створення внутрішніх напружень в матеріалі і, як результат, до зниження міцності шва.

Після охолодження зварювальні поверхні виймають з апарату.

Стикове зварювання труб малого діаметру 16…50 мм і з товщиною стінки менше 4 мм стає неефективним через великі деформації, можливого зсуву торцевих поверхонь одна відносно іншої і значного перекриття внутрішнього перерізу труб гратом. У цих випадках рекомендується застосовувати зварювання в розтруб.

Суть розтрубного методу ґрунтується на одночасному нагріванні внутрішньої поверхні з’єднувальної деталі та зовнішньої поверхні кінця поліетиленової труби нагрітим елементом з наступним з’єднанням оплавлених поверхонь.

Послідовність зварювання поліетиленових труб в розтруб зображена на рис. 2.5.

Рисунок 2.5 – Технологія зварювання поліетиленових труб в розтруб

Перед зварюванням з поверхні труби необхідно зняти окисний шар поліетилену на довжину розтруба деталі плюс 30 мм.

Нагрівальний елемент нагрівають до температури 260 ± 5 ºС та перевіряють стабільність температури на дорні і в гільзі з допомогою термометра. Для нагрівання спочатку вводять муфту до упору, а потім насаджують до мітки кінець труби.

Час прогрівання повинен бути достатнім для повного оплавлення всієї площини зварювальної поверхні без втрати первинної форми труби й деталі.

Після нагрівання трубу і деталь різко роз’єднують, вилучають нагрівальний елемент і швидко всувають трубу в розтруб до мітки. Деталі залишають у зафіксованому положенні певний час.

У процесі зварювання нагрітим інструментом в розтруб, дуже важливо слідкувати за тим, щоб дорн і гільза нагрівального елемента були добре затиснутими. В іншому випадку електронні покази температури не будуть відповідати дійсності, а необхідний для якісного з’єднання параметр температурного режиму не буде дотриманий. Тому з досвіду відомо доцільність використання нагрівальних інструментів з електронною системою стабілізації температури.

Різновидом зварювання пластмас оплавленням є терморезистерне зварювання.

Особливістю терморезисторного зварювання є те, що з’єднувальні поверхні – труба і внутрішня стінка муфти зварюються за допомогою нагрівання спіралі, закладеної в тілі муфти до заданої температури [17].

Для бездоганного зварювання цим способом чистота поверхні має вирішальне значення. Поверхні труби зачищають шабером або циклею. Всередині труби знімають задири, а ззовні заокруглюють радіусом, що дорівнює половині товщини стінки труби. Муфту зачищають зсередини засобом для чищення і ретельно протирають до сухої поверхні. Відхилення від округлості труби не повинно перевищувати 1,5% по зовнішньому діаметру.

У процесі насаджування муфти на трубу не повинно відбуватися перекосу, а зусилля натягування не повинно бути великим. В іншому випадку закладна спіраль може бути пошкоджена.

Основні схеми технологічних операцій терморезисторного зварювання зображені на рис. 2.6

1-труба; 2-мітка посадки муфти і механічної обробки поверхні труби; 3-муфта; 4-заставний нагрівач; 5-струмопідвідний (зварювальний) кабель

Рисунок 2.6 – Схема з'єднання труб муфтою із заставним нагрівачем

Параметри терморезисторного зварювання програмуються в зварювальному апараті залежно від конструкції зварного обладнання і з’єднувальної деталі.

У зоні контакту труби і з’єднувальної деталі в процесі зварювання виділяється теплова енергія, під дією якої відбувається пластифікація внутрішньої поверхні з’єднувальної деталі і зовнішньої поверхні труби. Розігрітий у процесі зварювання поліетилен переходить із твердого стану у пластичний. Зварювальні елементи повинні бути розігрітими до температури текучості (плинності), але не можна допускати перегрівання зварювальних поверхонь до температури деструкції поліетилену. Деструкція поліетилену – одна з причин низької міцності зварного з’єднання. Деструкція поліетилену залежить не тільки від високої температури, але і від часу її дії на матеріал.

У процесі терморезисторного зварювання спочатку підвищується температура на витках терморезистерного елемента, а потім відбувається прогрівання труби і з’єднуваної деталі одночасно. Під дією тепла труба і терморезисторна деталь розширюються. У зоні зварювання збільшується тиск пластифікованого поліетилену, який починає текти в «холодну зону». Простір між трубою і з’єднувальною деталлю заповнюється розплавленим поліетиленом. В «холодних зонах», де температура така ж, як і в зовнішньому середовищі, починається кристалізація поліетилену, а простір між трубою та з’єднувальною деталлю закривається. Цей процес запобігає видавлюванню розплавленого поліетилену із зони зварювання як на зовнішню поверхню труби, так і всередину деталі, а також призводить до підвищення тиску в зоні розплаву. Під дією тиску в розплавленій зоні під час молекулярної дифузії ланцюги поліетилену з’єднуваної деталі вільно переміщуються і змішуються з ланцюгом поліетилену розплавленого поверхневого шару труби.

Після завершення процесу зварювання тиск та температура в зоні зварювання понижуються. У зоні розплавлення починається процес кристалізації поліетилену. Експлуатаційну надійність зварного з’єднання значною мірою визначають температурні параметри і час зварювання.

Недостатнє прогрівання з’єднувальних елементів зменшує ступінь дифузії, ускладнює процес формування зони з’єднання і тим самим впливає на зниження надійності зварного з’єднання. На погіршення якості зварювання впливає також перегрівання розплаву, який викликає термічну деструкцію поліетилену, котра проявляється в деформації поверхні труб або з’єднувальних деталей.

Охолодження зварного з’єднання повинно відбувається природнім шляхом, як і у процесі зварювання нагрітим елементом в стик. Після охолодження зварне з’єднання звільняють від фіксаторів.

Стабільна якість виробів забезпечується використанням для їх виробництва високоякісної сировини, що має відповідні сертифікати.

Терморезисторні з’єднання економічно більш затратні, ніж стикові. Проте в умовах нестачі площі, коли неможливо розташувати габаритне обладнання стикового зварювання терморезисторне зварювання стає незамінним. З’єднання, виконані з використанням електромуфт, часто використовуються для монтажу трубопроводів невеликого діаметру із труб, що поставляються у бухтах. Електромуфти такого діаметру мають доступну ціну і, враховуючи їх використання у невеликих кількостях, роблять терморезисторне зварювання економічно співмірним зі стиковим.

Зазвичай температура нагрівального інструменту на 100...120 ^оС вище за температуру текучості. За таких умов на границі контакту інструменту з деталлю відбувається не лише інтенсивне плавлення, але і термоокислювальна деструкція, яка може супроводжуватися виділенням низькомолекулярних газоподібних продуктів (наприклад, для поліетилену при 200 °С виділяється метан). Розплав, що знаходиться в перегрітому стані, швидко окислюється. Товщина окисленого шару залежить від виду термопласту, температури перегріву і тривалості контакту з повітрям. У контактних поверхнях деталей утворюються газові пори.

Всі ці дефекти перегрітої поверхні мають бути видалені в грат. Величина тиску і швидкість осідання повинні забезпечити певний реологічний процес, при якому будуть видалені прошарки, що перешкоджають утворенню зварного з'єднання. Якщо із стику не видалені газовий прошарок, окислений і підданий деструкції шари, то в центрі шва вже в процесі зварювання закладається несуцільність, яка надалі при накладанні зовнішніх навантажень може стати джерелом руйнування зварного з'єднання. Такі прошарки фактично є тріщинами, що заздалегідь закладаються, і надалі розкриваються під дією відповідних напружень, причому не лише зовнішніх, але і внутрішніх.

Швидкість охолоджування після видалення нагрівача 5...6 °С/с, а при зварюванні плівок досягає 30 °С/с і більш. Дуже важлива швидкість охолоджування після прикладення осадового тиску: велика швидкість знижує міцність і збільшує зварювальні деформацій. Оптимальні значення перерахованих вище параметрів зварювання оплавленням розраховують і перевіряють дослідним шляхом.

2.3 Технологія та види зварювання проплавленням

Зварювання проплавленням ‑ нагрівач стикається із зовнішньою поверхнею виробу і тепло передається до зварюваних поверхонь через товщину верхнього шару пластмаси. Контактно-теплове зварювання проплавленням, як правило, застосовують при виготовленні плівкових виробів з армованих і неармованих плівок завтовшки до 2,5 мм. Плівки завтовшки менше 1 мм зварюють нагрітими роликами, стрічковими машинами тощо. Основне з'єднання армованих і неармованих плівок ‑ напускне. Важливим параметром геометрії таких з'єднань армованих плівок є величина напуску, при зміні якої міцність зварного шва змінюється в досить широких межах. Зварювання проплавленням ділиться на пресове і термоімпульсне.

Процес пресового зварювання складається з наступних операцій: укладання зварюваних виробів, зведення нагрівачів, нагрівання матеріалу в зоні шва до температури зварювання, прикладання зварювального тиску, витримка, охолодження та розпресування. В залежності від розмірів, деталі можна з’єднувати за один цикл одночасно або послідовно за декілька циклів.

Пресове зварювання виконується постійно нагрітим інструментом з великою теплоємністю, причому нагрівання деталей, що сполучаються, і їх стискування здійснюються одночасно. Зварювання може реалізовуватись з одностороннім (рис. 2.2, а) або двостороннім (рис. 2.2, б) підведенням теплової енергії. Щоб запобігти прилипанню розігрітого матеріалу до нагрівача, зварювання здійснюють через розділові прокладки з фторпласту-4, армованого склопластиковою тканиною поліетилентетрофтолату, целофану, кремнійорганічної гуми. Для запобігання приклеювання термопласту до металу можна також наносити на робочі поверхні нагрівача шар силіконової рідини. Проте цей шар доводиться часто відновлювати, оскільки після кожної операції невелика кількість мастила переходить на виріб.

Для вибору режиму зварювання потрібно враховувати тип і товщину зварюваного матеріалу, його термомеханічні властивості, спосіб нагрівання, а також конструкцію виробу та вид зварювального обладнання. Наприклад, оптимальні режими зварювання плівок із олефінів, в залежності від перерахованих факторів, можуть бути в наступних межах: температура нагрівального інструменту – 180…200 ºС – при односторонньому нагріванні та – 160…200 ºС – при двосторонньому; тиск при зварюванні, відповідно ‑ 0,05…0,2 і 0,08…0,09 МПа.

Оскільки нагрівання зварюваних поверхонь при пресовому зварюванні проходитиме за рахунок теплопровідності шарів, розташованих між поверхнею контакту нагрітого інструменту з термопластом і поверхнею контакту зварюваних деталей один з одним, нагрів відбувається не миттєво, а через проміжок часу. З цієї ж причини температура по товщині деталей розподіляється нерівномірно, причому максимальна температура встановлюється на поверхні контакту «інструмент – деталь».

Збільшення швидкості нагрівання може бути досягнуте використанням двохстороннього підведення теплової енергії і підвищенням температури інструменту. Останнє не завжди можливо, оскільки зростає вірогідність деструкції в зоні контакту термопласту з інструментом, і збільшується деформація за рахунок втискування інструменту в розм'якшений матеріал. Щоб зменшити цю деформацію, застосовують схему зварювання з прикладенням тиску не лише до зони зварювання, але і до навколошовної зони. Для цього використовують інструмент з додатковими бічними не охолоджуваними або охолоджуваними губками.

Для отримання безперервних швів зварювання проплавленням може здійснюватися за схемою роликового або стрічкового зварювання.

Термоімпульсне зварювання (рис. 2.3) здійснюється за допомогою малоінерційних нагрівальних елементів, по яких пропускають короткочасні, але потужні імпульси струму. Зварювання здійснюється з одно- або двостороннім підведенням енергії. У паузах між імпульсами електричного струму зварний шов охолоджується під тиском. Термоімпульсне зварювання застосовується в основному для з'єднання плівок з поліолефінів товщиною 20…250 мкм. Тривалість імпульсів від 0,1 до 1 с частота — один імпульс в секунду при питомій потужності 0,03 Вт/м².

Оптимальну температуру зварювання встановлюють експериментально шляхом зміни величини та тривалості імпульсу електричного струму, що проходить через нагрівач. В залежності від типу матеріалу та його товщини тривалість нагрівання складає від десятих долей секунди до декількох секунд,тиск – від 0,01 до 0,3 МПа.

2.3 Устаткування для зварювання нагрітим інструментом.

Процес зварювання може реалізовуватись різними нагрівальними елементами – стальними пластинами, стрічками, роликами, електропаяльниками, дисками, кільцями і електропрасками особливої конструкції, які вмонтовуються в спеціальні пристрої та установки.

Для зварювання полімерних плівок в стаціонарних умовах розроблено серію установок МСП-16, МСП-5М, УСПП-3М, МСП-17М тощо.

Для зварювання армованих плівок в монтажних умовах отримали поширення напівавтомати для одностороннього (ПСП-11, ПСП-16, ПСП-16 АТ) та двостороннього (ПСП-15) зварювання.

Велика номенклатура типорозмірів труб і необхідність виготовлення фасонних сполучних елементів (поворотів, трійників, хрестовин і так далі) зумовили створення широкої гамми різних зварювальних установок, пристроїв і оснащення для стикового, терморезисторного та розтрубного зварювання.

Обладнання для терморезисторного зварювання труб з автоматичним контролем та реєстрацією процесу зварювання включає мікропроцесорну систему управління, яка забезпечує: контроль параметрів зварювання; автоматичне регулювання тривалості зварювання в залежності від температури навколишнього середовища та параметрів фасонної частини; реєстрації в електронній пам’яті “паспорту” процесу зварювання. При необхідності параметри зварювання можуть бути введені вручну, а сам процес зварювання проходить в автоматичному режимі.

При будівництві поліетиленових газопроводів обладнання для зварювання в розтруб із країн Євросоюзу застосовується тільки в Угорщині. Мотивовано це тим, що західні стандарти передбачають обов’язкове автоматичне протоколювання процесів, а розтрубні установки такими можливостями не наділені.

В Україні кількість розтрубних установок нараховується десятками, а метод зварювання дуже поширений і в особливості використовується при монтажі підвідних мереж в села. Навіть не дивлячись на те, що розтрубний метод обмежений діаметром труб (до 110 мм) його використання на об’єктах середньої протяжності є досить вигідним, так як розтрубні деталі в п’ять разів дешевші за терморезисторні. Таким чином, вартість будівництва трубопроводу з використанням розтрубного методу зварювання може виявитись на 30% дешевшою.

Для зварювання газопроводів розтрубним методом можна використовувати устаткування тільки при наявності електронної системи регулювання температури. Крім цього в комплект обладнання повинен входити цифровий термометр для вимірювання температури робочих дорна і гільзи нагрівального елемента.

При стиковому зварюванні на міцність і надійність зварних швів, які не повинні поступатися міцністю і надійністю матеріалу труби, визначальний вплив має рівень і технічний стан використовуваного устаткування. Не дивлячись на значну кількість фірм, що виробляють устаткування для зварювання в стик, і різноманітність конструктивного оформлення установок, вони складаються з вузлів, що мають однакове функціональне призначення.

Центратор – станина з чотирма або двома металевими захватами (хомутами) для затискування зварюваних труб і сполучних деталей. Два з них рухомі (рухомий супорт), а два нерухомо закріплені на направляючих – сталевих штангах (рис. 2.7).

1 – торцевач; 2, 6 – зварювані труби; 3 – нерухомі хомути; 4 – нагрівач; 5 – хомути рухомого супорта; 7 – гідропривід; 8 – блок живлення

Рисунок 2.7 – Зварювальний апарат для зварювання в стик полімерних труб діаметром до 630 мм фірми ROTHENBERGER

Торцевач (рубанок) – дисковий пристрій з одним або декількома лезами, що приводиться в рух електродвигуном. Призначений для механічної обробки (торцювання) кінців зварюваних труб і з’єднувальних деталей. Торцевач встановлюється на направляючі апарату між торцями труб перед їх торцюванням і видаляється після цієї операції. В установках для зварювання труб відносно невеликих діаметрів (до 450 мм) торцевач може виконуватись не знімним, а відкидним, і приводитися в робоче положення поворотом відносно направляючої. При знятті стружки контакт між зварюваними частинами труб і торцевачем забезпечується тиском рухомого супорта. Обертанню дисків торцевача поза зварювальним апаратом перешкоджає мікровимикач.

Нагрівальний інструмент має форму плоского диска або кільця. Виготовляється переважно з алюмінієвих сплавів. Служить для нагрівання і оплавлення зварюваних поверхонь. Щоб уникнути прилипання розплаву до нагрівального елементу поверхню останнього покривають спеціальною плівкою на основі фторопласту.

Гідравлічний привід забезпечує необхідний для роботи зварювального апарату рівень тиску з можливістю його точного регулювання на всіх стадіях зварювального процесу

Блок електроживлення здійснює подачу напруги на складові частини апарату. У блок вбудовані роз’єми для підключення різних споживачів, терморегулятор нагрівача і вимикач.

Редукційні вкладиші, що входять в комплектацію апарату, є вставними півкільцями, що встановлюються в затиски для фіксації під час зварювання труб різного діаметру. Зварювальні апарати призначені для зварювання труб певного ряду діаметрів, визначуваного комплектом вкладишів.

Електронний блок реєстрації (управління) здійснює для апаратів середньої і високої міри автоматизації функції реєстрації і управління параметрами зварювання.

Контрольні запитання

2.1 В чому суть способу зварювання пластмас нагрітим елементом?

2.2 Які різновиди зварювання пластмас нагрітим елементом, Ви, знаєте? Дайте їхню характеристику.

2.3 Як змінюються властивості аморфних та кристалічних термопластів при зварюванні?

2.4 Назвіть основні параметри стикового контактного зварювання поліетиленових труб.

2.5 Опишіть технологічний процес терморезисторного зварювання.

2.6 В чому особливості термоімпульсного зварювання?

2.7 Чим відрізняються способи контактного зварювання оплавленням і проплавленням? Наведіть приклади з’єднання конструкцій вказаними способами.

2.8 Для яких діаметрів труб використовується зварювання в розтруб? Назвіть переваги та недоліки цього методу.

2.9 Наведіть приклади використання контактно-теплового зварювання проплавленням.

2.10 Опишіть принцип роботи установки для стикового зварювання поліетиленових труб. Назвіть основні функціональні вузли установки.

3 ЗВАРЮВАННЯ ПЛАСТМАС НАГРІТИМ ГАЗОМ.

Дата добавления: 2015-07-10