Обладнання для ультразвукового зварювання

Сучасні ультразвукові зварювальні машини можна класифікувати за такими ознаками:

- за видами зварюваних з'єднань: на машини для точкового, багатоточкового, контурно-рельєфного, шовного і шовно-крокового зварювання;

- за ступенем автоматизації: автомати, напівавтомати і машини з ручним управлінням основними і допоміжними операціями;

- за призначенням: універсальні машини загального призначення, що дозволяють виконувати зварювання широкої номенклатури виробів, і спеціалізовані машини;

- за характером встановлення машини: стаціонарні і переносні.

Основні елементи машин для УЗЗ: зварювальний вузол, опора, механізм тиску, механізм переміщення рухомих елементів, механізм включення та виключення УЗК, допоміжний механізм та корпус.

Важливим елементом, що складає основу та визначає специфіку обладнання і технологію ультразвукового зварювання пластмас є електромеханічна коливальна система (зварювальний вузол). Електромеханічна коливальна система служить для перетворення електричних коливань ультразвукової частоти, що виробляється ультразвуковим генератором, в механічні коливання тієї ж частоти. Крім того акустична система виконує функцію передачі цієї енергії в зону зварювання, узгодження опору навантаження з внутрішнім опором системи та геометричних розмірів зони вводу енергії з розмірами перетворювача-випромінювача. З допомогою зварювального вузла забезпечується необхідна коливальна швидкість на робочому торці хвилеводу при максимальному ККД та резонансній частоті незалежно від зміни навантаження, і складає 30…60 мкм.

Магнітострикційні перетворювачі призначені для зварювання виготовляють двох стержневими. Їх набирають із тонких 0,1…0,2 пластин магнітострикційного металу, що зменшує витрати на вихрові струми та магнітний гістерезис. Найкращим матеріалом для виготовлення перетворювачів є залізо-кобальтові сплави, але технологія обробки і пайки їх достатньо складна. Тому найбільше використання для виготовлення пакетів знаходить нікель, для якого характерне достатнє видовження та добрі міцностні, деформаційні та антикорозійні властивості і який легко паяється зі сталями.

Трансформатор пружних коливань є узгоджуючим акустичним елементом між перетворювачами та хвилеводом, і служить для узгодження параметрів перетворення хвилеводу, а також для збільшення амплітуди коливань на його вхідному торці. У більшості випадків використовуються ступінчасті трансформатори пружних коливань, що мають найбільший коефіцієнт підсилення 4…6. Трансформатори виготовляються із ст45; 30ХГСА; 40Х і приєднуються до пакету перетворювачів за допомогою паяння. З хвилеводами вони з'єднуються з допомогою шпильок.

Хвилевод – інструмент призначений для підсилення амплітуди зміщення вихрового торця трансформатора і передачі механічної енергії від останнього до навантаження – в даному випадку до місця, де проводиться ультразвукове зварювання. Робочий торець хвилеводу може мати різну форму в залежності від зварювального виробу та виду ультразвукового зварювання. Підсилення амплітуди зміщення досягається використанням хвилеводів, які звужуються за певним законом. Для зварювання в основному використовуються хвилеводи чотирьох типів: циліндричні, експотенціальні, конічні і катетоїдальні.

Основне призначення опори – фіксація виробу під час зварювання. В деяких випадках опора розглядається як активний елемент хвилево-акустичного тракту. Вона може використовуватись для нагрівання або охолодження. Оскільки опора бере участь в розподілі енергії серед елементів коливальної системи, її можна використовувати для отримання інформації про хід процесу. В такому випадку опора виготовляється у вигляді давача. В деяких випадках опора відіграє додаткову роль, являючись елементом стискування.

Зварювальний вузол або опора повинні мати можливість переміщуватись. Рухомому елементу передається рух від механізму переміщення з допомогою автоматичного приводу – електричного, пневматичного або гідравлічного.

На рисунку 5.1 представлена універсальна стаціонарна зварювальна машина типу МТУ 1,5. Вона призначена для точкового та контурного ультразвукового зварювання виробів з полімерних матеріалів. На машині можна отримувати напускні, таврові і кутові з'єднання виробів різної конфігурації з полістиролу, поліамідів, капрону, поліметилметакрилату, поліетилену.

Машина складається із зварювального пристрою і джерела живлення – ультразвукового генератора УЗГ5 - 1,6/22 або УЗГ 13- 1,6.

Електричний пристрій включає регулятор циклу зварювання (РЦЗ) і елементи, що забезпечують включення, сигналізацію і захист зварювального пристрою. Регулятор циклу зварювання забезпечує автоматичне управління машиною по наступному циклу: опускання зварювального вузла; включення і виключення ультразвукових коливань; додаткове стискування і витримка виробу під тиском без дії ультразвукових коливань; підйом зварювального вузла.

Рисунок 5.1 – Ультразвукова зварювальна машина МТУ-1,5.

У машині передбачена можливість роботи за складною циклограмою прикладення зварювального (від 80 до 400Н) і проковувального зусилля із збільшенням останнього після закінчення дії ультразвукових коливань від 160 до 800 Н. Потужність перетворювача – 1,5 кВт; частота – 22 кГц; матеріал – пермендюр; охолоджування – водяне; привід механізму тиску – пневматичний; час зварювання регулюється від 0,1 до 10 с; маса машини (з генератором) – 445 кг.

Стаціонарна напівавтоматична машина моделі УПШ-12 розроблена в МВТУ ім. Н.Е. Баумана і призначена для зварювання синтетичних тканин з лавсанового, поліпропіленового і капронового волокон завтовшки від 100 до 1000 мкм.

Особливість машини УПШ - 12 полягає в тому, що для підвищення міцності зварного з'єднання за хвилеводом встановлений ролик, закріплений на кронштейні станини. Внаслідок того, що тканини мають велику теплоємність і малий коефіцієнт тепловіддачі, зварний шов підходить до ролика ще не повністю охолодженим, тому прокатка відбувається при підвищеній температурі.

Контрольні запитання

5.1 В чому полягає ультразвукове зварювання пластмас?

5.2 Які основні відмінні риси УЗЗ пластмас ви знаєте?

5.3 Для яких конструкцій використовується контактне УЗЗ пластмас?

5.4 Дайте визначення передаточного УЗЗ пластмас.

5.5 Як визначається інтенсивність передачі механічної енергії в зоні зварювання?

5.6 Як розділяється УЗЗ пластмас за принципом дозування введеної механічної енергії.

5.7 Назвіть основні технологічні параметри ультразвукового зварювання пластмас.

5.8 За якими ознаками можна класифікувати сучасні ультразвукові зварювальні машини?

5.9 Назвіть основні елементи машин для УЗЗ пластмас.

5.10 Для чого призначений хвилевод?

6 ЗВАРЮВАННЯ ПЛАСТМАС ВИПРОМІНЮВАННЯМ

Цей спосіб зварювання побудований на здатності пластмас поглинати променеву енергію і завдяки цьому нагріватися. В результаті нагрівання поверхневі шари полімеру переходять у в’язкотекучий стан і після прикладання до них тиску зварюються [20,21].

Розрізняють такі види зварювання пластмас випромінюванням:

- інфрачервоним випромінюванням;

- світлом видимого діапазону;

- лазером.

Особливістю зварювання випромінюванням є відсутність безпосереднього контакту нагрівального інструменту випромінювача з поверхнями, які нагріваються, що виключає прилипання розплаву до нагрівача. Процес нагрівання регулюється шляхом зміни потужності променевого потоку та відстані до деталі, що опромінюється.

З великою інтенсивністю поглинається пластмасами випромінювання інфрачервоного світлового спектру. Це електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі в межах від 0,74 мкм до 2,0 мм. Інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі менше 2,5 мкм полімерними матеріалами пропускається, а випромінювання більшої хвилі поглинається навіть чистими полімерами, наприклад поліметакрилат при товщині листа 3 мм пропускає 90 % випромінювання з довжиною хвилі 0,7…1,1 мкм і лише 30 % з довжиною 3 мкм. Здатність термопластів поглинати випромінювання збільшується з наявністю в них добавок: барвників, пластифікаторів, наповнювачів тощо.

Поглинання відбувається не тільки поверхнею, яка нагрівається, але і внутрішніми шарами, що визначає глибину прогріву. У більшої частини термопластів максимум поглинальної здатності відноситься до довжин хвиль більше 2.5…3.0 мкм. Найбільшу поглинальну здатність має пінопласт, найменшу – фторолон.

Для зварювання використовуються випромінювачі, в яких елементи накалювання мають температуру 1000-2200 °С. Для випромінювачів використовують силітові стержні та нагрівачі із хромистої сталі. Використовуються так само кварцеві лампи стержневого типу.

Основними технологічними параметрами зварювання інфрачервоним випромінюванням є:

- потужність випромінювача;

- температура нагрівача;

- час нагрівання;

- зусилля та швидкість усадки.

Конструкція зварних з’єднань та схема зварювання взаємозв’язані. Основним типом з’єднання плівок є напускне, рідше Т – подібне. Напустка для інфрачервоного зварювання складає не більше 10 мм. Листи та труби зварюють в стик. Обов’язковою умовою такого з’єднання є рівність перерізів з’єднуваних деталей.

Принципово зварювання світловим променем не відрізняється від зварювання інфрачервоним випромінюванням. Для реалізації цього методу використовується випромінювання з діапазоном хвиль 0,5 … 0,7 мкм.

Зварювання плівок у більшості випадків проводиться прямим нагріванням. Швидкість зварювання поліетиленових плівок за цього може досягати 0,5 м/с, а полівінілхлоридових з чорним пігментом – 1,6 м/с. Зварювання листів відбувається з використанням присадкового матеріалу. Використовуються два нагрівачі, стержневий випромінювач для попереднього нагріву кромок та точковий випромінювач – для нагріву прутка і кромок. Пруток додатково нагрівається в нагрівачі. Притискання розплавленого матеріалу виконується роликом. Для отримання неперервних швів зварювальний пристрій переміщується з допомогою рухомих роликів.

При зварюванні термопластів за допомогою лазера нагрівання з’єднуваних поверхонь досягається в результаті перетворення променевої енергії лазера в теплову на місці фокусування променя. Особливістю лазерного випромінювання є його здатність створювати у фокусі потужність значної щільності.

Основними параметрами режиму зварювання є:

- потужність лазера;

- густина теплової потужності в фокальному ядрі;

- швидкість зварювання.

Всі ці параметри взаємозв’язані. Так при сталій потужності в ядрі та підвищеній швидкості зварювання може не відбутися, і навпаки, при малій швидкості протягання замість зварювання відбувається процес різання.

Останніми роками лазерне зварювання застосовується все ширше, завдяки своїм різностороннім перевагам. Зокрема, цей спосіб забезпечує можливість безконтактної і контрольованої передачі теплової енергії, створення невеликої зони теплової дії і відсутність виділення часток в процесі зварювання. Ці особливості дозволяють застосовувати лазерне зварювання для з'єднання чутливих до підвищених температур і вібрації деталей, наприклад, при виготовленні виробів для електроніки і медичного обладнання.

Поряд з перевагами існують і певні обмеження, пов'язані з вимогами до оптичних властивостей деталей, що обумовлюють певне фарбування виробів. Створюваний лазером світловий промінь повинен поглинатися другою (у напрямі його руху) із зварюваних деталей, для чого в її склад часто доводиться вводити сажу, яка забарвлює виріб в чорний колір.

Коли говорять про лазерне зварювання, мають на увазі одноступінчатий процес, за якого нагрівання полімерного матеріалу і з'єднання зварюваних деталей здійснюються одночасно. Це означає, що перед процесом зварювання обидві деталі мають належним чином позиціонувати одна відносно другої. Потім деталі притискаються з певним зусиллям, і лазерний промінь направляють так, щоб він проходив через прозору деталь без істотного її нагрівання. Лазерний промінь повністю поглинається другою деталлю, внаслідок чого енергія лазерного променя перетвориться в теплову енергію, що забезпечує розплавлення другої із зварюваних деталей. За рахунок теплопередачі за цього відбувається і пластифікування прозорої деталі в області взаємного контакту обох деталей. Під впливом дії тиску створюваного ззовні і внутрішнього тиску, що виникає внаслідок розширення розплаву полімерного матеріалу в зоні контакту деталей, відбувається утворення зварного шва.

Принциповими особливостями лазерного зварювання обумовлені певні вимоги до оптичних властивостей зварюваних деталей: одна з них повинна мати високу проникність для лазерного променя з певною довжиною світлової хвилі, а інша – високу поглинаючу здатність по відношенню до цього лазерного променя. Майже всі неармовані термопласти, що мають природний колір мають високу проникність по відношенню до лазерних променів, довжина хвилі яких знаходиться як правило в межах 800 – 1100 нм. Тим самим виконується основна вимога до оптичних властивостей матеріалу проникної деталі. До складу матеріалу що поглинає лазерне випромінювання деталі повинні з врахуванням цих же вимог вводитися світлопоглинальні пігменти або фарбники. Для цієї мети найчастіше застосовується сажа, оскільки вона є відносно недорогим матеріалом і має високу здатність поглинати світло в широкому діапазоні довжин хвиль. Використанням сажі як світлопоглинального пігмента пояснюється, зокрема, сприйманий людським оком чорний колір виробу. У цьому ж полягає і один з основних недоліків лазерного зварювання, який до останнього часу обмежував можливості широкого поширення цього інноваційного способу з'єднання деталей. Переважаюча на сьогоднішній день комбінація кольорів (чорного і прозорого) зварюваних деталей є неприйнятною для деяких областей використання, при яких важлива увага приділяється саме кольору виробів.

Контрольні запитання

6.1 Які є види зварювання пластмас випромінюванням?

6.2 В чому суть способу зварювання пластмас випромінюванням?

6.3 Назвіть особливості зварювання випромінюванням.

6.4 Який полімер має найбільшу і який - найменшу поглинальну здатність?

6.5 Назвіть основні технологічні параметрами зварювання пластмас інфрачервоним випромінюванням.

6.6 Яке обладнання використовується для зварювання інфрачервоним випромінюванням?

6.7 Як відбувається зварювання світловим променем?

6.8 В чому особливості зварювання термопластів за допомогою лазера?

6.9 Назвіть основні технологічні параметри лазерного зварювання.

7 ЗВАРЮВАННЯ СТРУМАМИ ВИСОКОЇ ЧАСТОТИ

7.1 Суть методу та загальні відомості про зварювання струмами високої частоти

Метод зварювання побудований на здатності деяких пластмас нагріватися у високочастотному електричному полі, що виникає між електродами, які одночасно стискають зварювані поверхні. Електроди і поміщений між ними матеріал утворюють конденсатор [22].

Під дією електричного поля матеріал – діелектрик поляризується. У випадку змінного електричного поля в діелектрику утворюється перемінна поляризація, що супроводжується зміщенням заряджених частинок, які входять в атоми і молекули. Більшість реальних діелектриків (в тому числі і термопласти), розміщених у змінному полі, мають деяку провідність.

Зварювання струмами високої частоти (СВЧ) забезпечує швидке та локальне нагрівання з’єднуваних поверхонь без проплавлення всього об’єму матеріалу і тому може бути використане для з’єднання матеріалів з вузьким температурним інтервалом в’язкотечуго стану, з високою ступінню орієнтації та високою в’язкістю розплаву.

Здатність до нагрівання полімера у високочастотному полі базується на наявності в його молекулах ланок, що мають дипольну будову і здатні поляризуватись при накладенні зовнішнього поля. При внесенні полімера у змінне електричне поле мікродиполі будуть орієнтуватися у напрямку електричного поля, тобто позитивно заряджені частинки потягнуться до негативно зарядженої пластини конденсатора, а негативно заряджені до позитивно зарядженої пластини (рис 7.1). При зміні знаку заряду на обкладинках конденсатора також буде змінюватись орієнтація ділянок молекул. При малій частоті зміни електричного поля диполі діелектрика орієнтуються без запізнення, а з ростом частоти збільшується швидкість повороту диполів, і частини діелектрика зміщуються з запізненням по відношенню до напруження електричного поля. Таке запізнювання пояснюється тим, що зсуву ланок будуть перешкоджати внутрішні сили, які пов'язують їх з сусідніми ланками тієї же макромолекули, або сусідніми макромолекулами. Електромагнітна енергія, що затрачується на подолання цих сил, виділяється у вигляді тепла в діелектрику, що і нагріває його до температури зварювання. Це запізнювання, а внаслідок, і швидкість перетворення електромагнітної енергії в теплову характеризуються кутом діелектричних втрат δ.

а – до накладення поля; б – після накладення поля

Рисунок 7. 1 – Орієнтація диполів в полярному полімері

Для кількісної оцінки зварюваності пластмас у високочастотному електричному полі використовують величину k, що називається чинником втрат.

Фактор втрат визначається добутком діелектричної проникності ε і тангенса кута діелектричних втрат tg δ.

k = ε ⋅tg δ.

Методом СВЧ добре зварюються матеріали, для яких фактор втрат k > 0,01. До таких матеріалів відносяться полівінілхлорид (k = 0.04…0,4), по-лівініліденхлорид (k = 0,15…0,4), поліаміди (k =0,025…0,128), поліметілметак- рилат (k =0,058…0,096) і тощо. Дуже низький чинник втрат в поліетилену (k =0,00022…0,00096), полістиролу (k =0,0024…0,0054), поліетилентерефталату (лавсан) (k =0,006). У зв'язку з цим зварювання СВЧ цих матеріалів без допоміжних засобів неможлива.

Зварювання може здійснюватися за пресовою або роликою схемами(рис. 7.2)

1 – заземлена обкладка конденсатора; 2 – зварний шов; 3 – зварювальний матеріал; 4 – генератор високої частоти; 5 – електрод; 6-високопотенційна обкладка конденсатора; 7 – низько потенційний ролик; 8 – високопотенційний ролик.

Рисунок 7.2 – Пресове (а) і роликове (б) високочастотне зварювання пластмас

При пресовому зварюванні (рис. 7.2, а) з'єднання отримують за один робочий цикл. Конфігурація зварних швів відповідає конфігурації електродів. Зварний шов укладається одночасно по всьому контуру, тобто всі ділянки шва зварюються в одному і тому ж режимі, нагрівання відбувається рівномірно, що забезпечує високу якість зварного з'єднання. Електроди одночасно забезпечують нагрівання і необхідний зварювальний тиск.

Різновидом пресового зварювання є точкове і шовно-крокове зварювання. Точкове зварювання відрізняється тим, що зварювана площа дуже мала, і застосовується в основному для збирання виробів і прихвачування заготовок під пресове і шовне зварювання.

При шовно-кроковому зварюванні матеріали зварюються ділянками з відповідним кроком або з перекриттям для отримання лінії або неперервного шва. Подача матеріалів на крок здійснюється у момент підйому електродів. При зварюванні синтетичних тканин і плівок для цього використовують машини, обладнані точковими електродами і механізмом крокової подачі матеріалів.

Роликове зварювання (рис. 7.2, б) використовується для отримання неперервних протяжних швів. Електродами при цьому служать ролики або диски, що обертаються в протилежному напрямі. Один електрод-ролик з'єднується з високо потенційним виводом генератора СВЧ, а інший заземлений. Роликове зварювання має ряд недоліків, що ускладнює його використання.

По-перше, при великій швидкості зварювання зварний шов не встигає охолодитись під тиском і виходить з-під електродів-роликів в нагрітому стані. Це приводить до значних деформацій шва, особливо при великій товщині зварюваного матеріалу. По-друге, електрична ємність між роликами мала, що також не дозволяє досягти великих швидкостей зварювання.

Вказані недоліки обумовлюють доцільність використання роликового зварювання СВЧ лише для з'єднання тонких плівок, оскільки з підвищенням товщини плівок швидкість зварювання значно знижується. Так, при товщині плівки 100 мкм оптимальна швидкість зварювання складає 6 м/хв., а при товщині 200 мкм – 2 м/хв.

7.2 Технологія і параметри режиму зварювання

Основними параметрами зварювання СВЧ є:

- напруженість електричного поля;

- частота струму;

- тиск електродів;

- час зварювання.

Додатковими параметрами вважають:

- розміри, форма і матеріал електродів;

- матеріал і розміри прокладок.

Всі перераховані основні і додаткові параметри знаходяться в тісному взаємозв'язку один з одним.

Частота струму при зварюванні СВЧ є параметром, за допомогою якого можна регулювати питому теплову потужність. При сталих факторах втрат і напруженості електричного поля питома теплова потужність прямо пропорційна частоті струму. Отже, для підвищення продуктивності процесу зварювання за рахунок зростання швидкості нагріву потрібно збільшити частоту струму.

Проте збільшення частоти струму не може проводитися без врахування довжини зварювальних електродів, що обумовлене хвилевими процесами. Річ у тому, що при підключенні пластин конденсатора (електродів) до генератора в матеріалі, що нагрівається виникає електромагнітна хвиля. Дійшовши до протилежного краю, хвиля відбивається від бічної грані електроду. Хвиля, що виникла зустрічає відбиту хвилю. В результаті багатократного віддзеркалення хвиль встановлюється режим так званої стоячої хвилі, за якого якому в будь-який момент часу в матеріалі як би існують дві електромагнітні хвилі, рухомі в протилежних напрямах. Сумарна стояча хвиля має пучності і вузли, тобто напруженість електричного поля розподілена нерівномірно. Це викликає нерівномірність тепловиділення по довжині електродів.

Для досягнення рівномірності розподілу напруженості електричного поля необхідно довжину електродів вибирати значно менше довжини електромагнітної хвилі. Щоб нерівномірність електричного поля не перевищувала 5 %, слід призначати довжину електроду не більше 0,05 довжини хвилі. Тому збільшення частоти струму приводить до необхідності зменшення довжини електродів.

Діапазон частот, при якому можна здійснювати швидке нагрівання термопластів при зварюванні СВЧ, складає 30…160 МГц.

Збільшення напруженості електричного поля призводить до росту питомої потужності, що генерується усередині полімеру, який знаходиться у високочастотному полі. Причому питома потужність пропорційна квадрату напруженості електричного поля.

Проте збільшення напруженості електричного поля обмежене можливістю електричного пробивання шарів пластмаси, що знаходяться між електродами зварювальної машини. Кожен діелектрик, знаходячись в електричному полі, втрачає свої ізоляційні властивості, коли напруженість поля перевищує деяке критичне значення, яке називається пробивною напруженістю.

На пробивну напруженість окрім матеріалу діелектрика має вплив ряд інших чинників: форма електричного поля, наявність повітряних зазорів, частота струму, стан поверхні діелектрика, тиск і температура повітряного середовища, наявність в повітряному зазорі домішок. Тому значення допустимої напруженості при зварюванні СВЧ рекомендується приймати в 1,5-2 рази меншим, ніж значення пробивної напруги.

Тиск при зварюванні СВЧ, як і при інших видах зварювання, служить для створення фізичного контакту зварюваних поверхонь, забезпечення витікання розплаву в зоні зварювання і повнішого протікання дифузійних процесів. Оптимальні значення тиску складають для пластифікованого полівінілхлориду 0,7…2 МПа, лінолеуму 0,05…0,15 МПа, поліамідів 1,5…2,0 МПа, вініпласту 2…5 МПа.

Час зварювання визначається часом нагріву границі розділу зварюваних поверхонь до температур зварювання. Між часом зварювання, питомою потужністю, товщиною матеріалів і максимальною площею зварювання існує тісний зв'язок. Так, наприклад, при зварюванні плівок з вініпласту товщиною близько 100 мкм питома потужність складає 1,2…1,6 Вт/мм² при зміні часу зварювання від 0,1 до 5 с. Але вже при зварюванні листів товщиною 0,5…1,0 мм вона падає при тих же часах зварювання до 1,0…0,2 Вт/мм². Подальше збільшення товщини знову приводить до зростання питомої потужності – тим більше різкому, чим менше час зварювання. Це пояснюється тим, що при зварюванні тонких плівок велика частина тепла, що розсіюється в матеріалі, втрачається за рахунок тепловідведення в електроди. Для компенсації цих втрат і збереження необхідної продуктивності процесу доводиться збільшувати питому потужність.

Оптимальний час зварювання значною мірою залежить від фізичної природи зварюваних матеріалів. Так, зварювання пластифікованого полівінілхлориду відбувається за десяті долі секунди, а поліамідів – за 10-15 с. У всіх випадках не слід скорочувати час зварювання до мінімуму, оскільки при цьому можуть не встигнути завершитися дифузійні процеси в зоні контакту зварюваних деталей

Зварюванням СВЧ здійснюють приварювання трубок до плоских поверхонь, днищ до циліндричних деталей з жорстких полімерів і плівкових матеріалів. Даний метод дає високу якість зварних з'єднань, якщо деталі задовольнятимуть вимогам однорідності матеріалу і його рівнотовщинності.

При зварюванні СВЧ поліамідів термомеханічний режим необхідно витримувати у вузьких межах. Інтервал в’язкотекучого стану поліамідів 3-5 °С. Розширення температурного діапазону зварювання досягається добавкою в зону шва пластифікатора.

Пластмаси, які мають високі діелектричні властивості (тефлон, поліетилен, полістирол, поліпропілен, політетрафторетилен) СВЧ не зварюються. Для зварювання поліетилену в з'єднання необхідно ввести смужку поліхлорвінілу, який, будучи гіршим діелектриком, нагрівається СВЧ і передає теплоту поліетилену.

За допомогою СВЧ складно здійснити зварювання кутових, стикових і таврових з'єднань через важкість забезпечення рівномірного нагрівання.

7.3 Обладнання та сфери застосування зварювання струмами високої частоти

Техніка високочастотного зварювання пластмас досягла значної досконалості. До теперішнього часу розроблено і серійно або індивідуально випускається високопродуктивне устаткування, у тому числі і повністю автоматизоване. Практика використання високочастотного зварювання при виготовленні настилів підлоги, обкладання стін, водоймищ і інших зварних конструкцій показує, що цей спосіб зварювання досить ефективний у виробництві великогабаритних конструкцій будь-яких призначень.

Сучасні зварювальні машини і автомати для високочастотного зварювання залежно від призначення включають пристрої для відрізання зварених виробів, а також прирізання деталей під зварювання. Краї зварених частин виробів і конструкцій обрізують одночасно із зварюванням. Високочастотне зварювання знаходить усе більш широке використання при виготовленні виробів і конструкцій з фанери і металів, покритих пластмасами, а також у великосерійному і масовому виробництві найрізноманітніших виробів.

Цей спосіб зварювання широко застосовується у виробництві пластмасових мішків, взуття, сумок, плащів, дощовиків, письмового приладдя, килимів, водонепроникних полотен, гідроізоляції, шпалер, меблів, деталей автомобілів, залізничних вагонів і багатьох інших виробів. Особливістю високочастотного зварювання є висока продуктивність і економічність, а також можливість поєднання одночасного або з мінімальним розривом в часі виконання ряду технологічних операцій – витяжки, формування, нанесення цифр, букв, малюнків, орнаментів, різання, гнуття, зварювання, спікання тощо.

Завдяки цим перевагам високочастотне зварювання швидко розвивається, чому сприяє швидке зростання випуску пластмас і матеріалів, покритих пластмасами, які мають здатність зварюватися вказаним способом.

У техніці зварювання пластмас новим напрямом є використання високочастотного нагрівання для хімічного зварювання, виробництва виробів з пінополістиролу і полістиролу, що мають захисні або декоративні покриття. Оскільки полістирол і пінополістирол не зварюються струмами високої частоти, захисні або декоративні покриття виконуються з матеріалів, що мають здатність зварюватися вказаним способом. Інколи для високочастотного нагрівання пінополістиролу заздалегідь спінені гранули зволожують водою або вводять в гранули відповідні добавки.

Контрольні запитання

7.1 Як називається пристрій. що виробляє СВЧ?

7.2 Як визначити кількісну оцінку зварюваності пластмас у високочастотному електричному полі?

7.3 Які пластмаси не зварюються СВЧ?

7.4 Які різновиди зварювання струмами високої частоти ви знаєте?

7.5 Які чинники впливають на пробивну напруженість?

7.6 Від яких факторів залежить глибина проникнення СВЧ в матеріал?

7.7 В чому різниця розігрівання металу та пластмас СВЧ?

7.8 Назвіть параметри зварювання пластмас СВЧ.

7.9 Наведіть приклади використання високочастотного нагрівання.

7.10 Назвіть сфери застосування зварювання пластмас СВЧ.

Дата добавления: 2015-07-10