Суть методу. Даний метод ґрунтується на тому, що, розплавлений матеріал

Даний метод ґрунтується на тому, що, розплавлений матеріал, який виходить з екструдера, подається між з’єднуваними поверхнями, нагріває їх до заданої температури і, сплавляючись з цими поверхнями утворює зварний шов. Можливе додаткове нагрівання кромок деталей нагрітим газом. Для отримання щільного контакту розплавленого присадкового матеріалу з кромками зварюваних деталей необхідно прикласти тиск.

Вимоги до деталей, що з’єднуються екструдивною присадкою такі ж самі, як і при використанні інших технологій зварювання полімерів:

- зварювані поверхні повинні бути з однакового матеріалу;

- зварюватись можуть тільки вироби із термопластів;

- перед зварюванням потрібно зачистити поверхні;

- процес охолодження повинен протікати за природніх

умов. Штучне прискорення охолодження веде до перепадів температур в матеріалі і зменшенні міцності шва.

Подача розплаву може здійснюватися безперервно і періодично. Для безперервної подачі розплаву використовуються екструдер, або пістолети з нагрівачем прямоточного типу, через який безперервно подається присадковий пруток. Присадковий пруток забезпечує видавлювання розплаву (розплавленої частини прутка) в зону зварювання.

У першому випадку процес називається екструзією, або зварюванням екструдованою присадкою, в другому випадку – зварюванням нагрітим прутком.

Для періодичної подачі розплаву в зону зварювання використовуються машини для лиття. Тому і спосіб отримав назву зварювання литвом під тиском.

Зварювання екструзією може здійснюватися по безконтактній і контактній схемах (рис. 4.1).

При безконтактному зварюванні (рис. 4.1, а) мундштук екструдера не контактує із зварювальними поверхнями, а встановлюється на деякій відстані від них. Ця відстань вибирається такою, щоб розплав, який видавлюється з екструдера, не встигав охолодитися. З цих же міркувань температура розплаву на виході з мундштука повинна перевищувати температуру текучості на 40-50 °С. Для щільного притискання присадкового матеріалу до зварюваних поверхонь застосовуються притискні механізми.

1 –екструдер; 2 - мундштук екструдера; 3 – зварювані деталі; 4 – притискаючий ролик

Рисунок 4.1 – Схеми безконтактного (а) і контактно - екструзійного (б) зварювання розплавом

При контактному зварюванні (рис. 4.1, б) мундштук екструдера дотикається до кромок з’єднуваних поверхонь. За рахунок цього зменшуються втрати тепла в навколишнє середовище та відбувається додаткове нагрівання кромок.

4.2. Технологія і параметри режиму зварювання

Зварювання екструзією зазвичай застосовується для термопластів з низькою температурою текучості і широким температурним інтервалом в’язкотекучого стану, здатних витримувати значний перегрів без деструкції. До них відносяться поліетилен, поліпропілен, пластифікований полівінілхлорид тощо.

Безконтактне зварювання при допомозі екструзії доцільно застосовувати для з’єднання матеріалів невеликої товщини (до 3 мм). Це, в першу чергу, одно- і багатошарові плівки і армовані плівкові матеріали. Зварювання виконується шляхом безперервної подачі в зазор між з’єднуваними поверхнями розплаву, який разом з плівками проходить між притискними роликами (рис. 4.2).

1 – корпус екструдера; 2 – шнек; 3 – нагрівач; 4 - присадка з екструдера; 5 – зварювані плівки; 6 – притискні ролики

Рисунок 4.2 – Схема безконтактного екструзійного зварювання полімерних плівок

Перевагою зварювання за цією схемою є те, що виключається можливість стоншування матеріалу в зоні шва, можливе при інших методах.

Швидкість зварювання плівок залежить від продуктивності екструдера і їх товщини та може змінюватися від 0,5 до 3 м/с.

Тонкі поліетиленові і пропіленові плівки завтовшки до 60 мкм можна зварювати шляхом подачі присадкового матеріалу поверх двох шарів плівок. Товщину присадкового матеріалу при зварюванні одношарових і армованих плівкових матеріалів вибирають рівну товщині плівки, а ширину напустки – 3…4 мм (для плівок завтовшки до 400 мкм).

Зварювання екструдованою присадкою можна використовувати для виконання стикових, кутових, таврових і напускних з'єднань. Основні типи і розміри конструктивних елементів регламентовані ГОСТ 16310-80 і визначаються товщиною матеріалу, навантаженням, що діє на зварну конструкцію, і доступністю до місця зварювання.

Зварювання екструзією листових матеріалів завтовшки до 3 мм виконується без оброблення кромок лише контактним методом, оскільки в цьому випадку розробка здійснюється при русі мундштука в процесі зварювання. При більших товщинах слід застосовувати V- або Х-подібні оброблення кромок.

Важливий правильний вибір кута оброблення кромок, оскільки від нього багато в чому залежить міцність зварного з'єднання. При куті розкриття кромок до 100° для зразків з V-подібним обробленням і до 80° для зразків з Х-подібним обробленням міцність зварного з'єднання зростає із збільшенням цього кута, досягаючи міцності основного матеріалу. При подальшому збільшенні кута розкриття кромок підвищується витрата присадного матеріалу, а з ним і число проходів, що призводить до зниження швидкості зварювання.

Для отримання міцних і герметичних зварних з'єднань потрібно виконувати зварювання із зазором 1,5-2,5 мм. Ручним зварюванням навіть за наявності зазору важко забезпечити стабільне проплавлення кореня шва по всій його довжині. В цьому випадку з'єднання виконують з підваренням кореня шва із зворотної сторони. Якщо зворотна сторона недоступна, застосовують підкладки. Підкладки необхідно виготовляти з матеріалів з малою теплопровідністю: керамічні, металеві з полімерним покриттям, полімерні.

Різнотовщинність зварюваних матеріалів в разі стикових з’єднань не повинна перевищувати 1 мм. Якщо різниця товщини зварюваних матеріалів перевищує 1 мм, то на листах більшої товщини S1 робиться скіс під кутом 15±5° з однієї або двох сторін до товщини тоншого листа S (рис. 4.3).

Рисунок 4.3 – Підготовка кромок при зварюванні різнотовщинних матеріалів

Підготовку кромок під зварювання можна виконувати різаками (вручну), а також на фрезерному або токарному верстатах.

При зварюванні стикових і кутових з'єднань число проходів визначається товщиною матеріалу, що сполучається, і продуктивністю екструдера. При товщині матеріалу до 6 мм вказані з'єднання можна виконувати за один прохід, при товщині більше 6 мм – за декілька проходів.

Основними технологічними параметрами зварювання екструзією є:

- температура присадкового матеріалу;

- швидкість зварювання;

- тиск на розплав.

Оптимальні значення швидкостей зварювання лежать в інтервалі 5…300 м/год, а оптимальні значення тиску на розплав – в інтервалі 0,05…0,6 МПа. Чим вище температура матеріалу на виході з екструдера, тим менше тиск і більша швидкість зварювання.

Зварювання на оптимальних режимах забезпечує міцність зварних з’єднань, близьку до міцності основного матеріалу, причому оптимальні значення параметрів режиму не залежать від товщини матеріалів. Кращі результати досягаються при використанні присадки з того ж матеріалу, що і зварювані.

Зварювання нагрітим прутком найчастіше використовується в монтажних умовах, де виникає необхідність у використанні ручних малогабаритних пристроїв. Розплавлений матеріал подається в зону зварювання за допомогою безперервно поступаючого в нагрівальний циліндр пристрою зварювального прутка. Нагрівання прутка в циліндрі здійснюється гарячим повітрям або електронагрівачем. Інколи цей спосіб використовують спільно з попереднім підігріванням зварюваного матеріалу гарячим повітрям. Рекомендується використовувати присадні прутки діаметром від 2,5 до 6 мм.

Різновидом способів зварювання термопластів екструдованою присадкою є зварювання литвом під тиском (рис. 4.4). В цьому випадку розплав подається в зону з'єднання з литтєвої машини періодично. В такий спосіб сполучають заздалегідь відштамповані деталі. Зварювання здійснюють в спеціальній формі, яка має канали, розташовані по лінії роз’єму. По цих каналах продавлюється розплав. Розплав, передаючи частину тепла кромкам з’єднуваних деталей, плавить і сполучає їх по лінії роз’єму. Даний спосіб має високу продуктивність, його використовують при зварюванні виробів у важкодоступних місцях по поверхнях складної конфігурації, коли зварювання іншими способами неможливе або ускладнене.

1 – верхня півсфера; 2, 3 – частини прес-форми; 4 – нижня півсфера; 5 – зварний шов; 6 - контрольний отвір; 7 - машина для лиття; 8 – присадковий матеріал; V – напрям руху розплавленого матеріалу

Рисунок 4.4 – Схема зварювання методом литва під тиском сферичної конструкції

Дата добавления: 2015-07-10