Сварка винипласта

В настоящее время в промышленности применяется большое количество различных полимерных материалов, но свариваться могут в основном так называемые термопласты, т. е. такие материалы, которые при нагревании размягчаются и становятся пластичными, а при последующем охлаждении возвращаются в исходное состояние, причем первоначальные свойства материала не претерпевают значительных изменений. К этому классу полимеров относятся, например, винипласт, полиэтилен, полихлорвиниловый пластикат и др.

Сварка термопластов может производиться несколькими способами, один из которых - газовыми теплоносителями, по своей сущности близок к газовой сварке. Применять какой-либо горючий газ непосредственно для сварки пластмасс нельзя вследствие высокой температуры газового пламени.

Сварка нагретым газом является наиболее гибким способом сварки пластмасс и широко применяется как при изготовлении новых изделий, так и в ремонтных работах. При этом способе свариваемые детали и присадочный пруток нагреваются теплоносителем, в качестве которого могут использоваться воздух, азот и углекислый газ. Используемый газ-теплоноситель подвергается нагреву до необходимой температуры в специальных устройствах - нагревателях, условно называемых горелками; они бывают электрические и газовые.

В электрических горелках нагрев газов производится нагревательными элементами, в газовых - газовым пламенем. В последнем случае применим как прямой, так и косвенный способ нагрева: при прямом нагреве газ-теплоноситель смешивается с продуктами сгорания горючего газа; при косвенном - передача тепла от продуктов сгорания к газу-теплоносителю происходит через стенку. В выпускаемой в настоящее время горелке ГГП-1-65 использована схема прямого нагрева.

Винипласт является высокополимером хлорвинила с длинными цепными молекулами. Структурная формула его имеет вид на рисунке слева.

Винипласт обладает высоким молекулярным весом (150000- 300000) и внутренней химической связью между аналогичными группами с энергией диссоциации 70-100 кал/г.мол при температуре диссоциации 250-300° С.

Винипласт получается термической пластификацией полихлорвинила и выпускается в виде пленки, листов различной толщины, труб, стержней и других полуфабрикатов. Он обладает химической стойкостью в отношении ряда агрессивных сред, имеет малый удельный вес (~1,4 г/см3), хорошие тепло- и электроизоляционные свойства и легко обрабатывается.

На рис. 75 показаны основные типы сварных соединений, применяемых при сварке винипласта.

Стыковое соединение при толщине до 2мм выполняется без скоса кромок; при 2 мм и более с V-образным скосом без притупления и углом раскрытия 55-60°; при толщине свыше 5 мм более прочным и экономичным будет шов с Х-образной разделкой и углом раскрытия 70-90°. Сварка производится как без зазора, так и с зазором 0,5- 1,5 мм; в последнем случае достигается большая прочность соединения.

Соединение внахлестку получается значительно менее прочным, чем стыковое (ов в 5-6 раз меньше), так как кроме растягивающих усилий на соединение действуют также и усилия среза, и изгибающие. Поэтому такой тип соединения применяется редко. Исключением является раструбное клеесварное соединение труб (рис. 75, б), но назначением шва здесь является лишь обеспечение дополнительной плотности.

Тавровое соединение (рис. 75, в) выполняется одно- или двусторонним швом, причем для повышения прочности на стенке снимаются фаски.

Угловое соединение выполняется, как правило, наружным швом со снятием фаски на одной или обеих деталях, так как при наличии разделки лучше обеспечивается связь сварочным прутком всех пленок, составляющих винипластовый лист. Угловые швы применяются при сварке ванн, приварке днищ и крышек к корпусам аппаратов, приварке фланцев и т. д.

Снятие фасок производится вручную (напильником, стругом) или механическим путем (электрорубанком), на фуговальном, фрезерном и других станках.

В качестве присадочного материала применяются винипластовые прутки диаметром 2-4 мм с допуском по диаметру ±0,5 мм, изготовленные с добавкой пластификатора (8,5%), снижающего температуру размягчения. Диаметр прутка выбирается в зависимости от толщины свариваемых листов, формы разделки кромок и требуемой прочности.

При сварке больших толщин рациональнее применять прутки диаметром 3-4 мм; при большем диаметре снижается прочность шва. Для провара корня шва рекомендуется использовать прутки диаметром 2-3 мм. Применение прутков большого диаметра ограничивается тем, что вследствие малой теплопроводности винипласта такие прутки не успевают разогреться по всему сечению до необходимой температуры, что отрицательно отражается на качестве сварного шва. Производительность сварки возрастает, если прутки предварительно нагреть в специальном патроне. В этом случае можно использовать прутки большего сечения. Качество сварных швов при этом повышается. Для повышения производительности сварки могут также применяться сдвоенные прутки.

Схема выполнения сварки винипласта показана на рис. 76. В процессе сварки пруток необходимо подавать с некоторым усилием для обеспечения вдавливания его в нагретые кромки. Хорошие результаты могут быть получены только при одинаковом нагреве кромок и прутка, соответствующем его диаметре и сохранении перпендикулярности прутка к сварной детали. Угол наклона наконечника при толщине материала меньше 5 мм должен быть 20-25°, а при толщинах 10-20 мм 30-45°. Расстояние между наконечником и поверхностью кромок (также и присадки) необходимо поддерживать постоянным в пределах 5-8 мм, причем для лучшей равномерности нагрева горелке придаются поперечные колебательные движения. Диаметр отверстия сменного наконечника берется равным диаметру присадочного прутка.

Хорошее соединение прутка с основным материалом в начале шва будет обеспечено, если пруток нагреть и приварить так, чтобы конец его выступал за срез шва на 3-5 мм. Выступающие в начале шва (а также и в конце) концы прутков срезаются после укладки последнего прутка.

Практика показывает, что лучшие результаты получаются при средней скорости укладки присадочного прутка 12-15 м/ч электрической горелкой и 15-20 м/ч - газовой. При большей скорости получается недогрев как основного материала, так и прутка и в результате недостаточное сцепление их между собой, а при меньшей - происходит пережог, характеризуемый «вскипанием» материала.

Температура нагрева должна быть в пределах 200-220° С, так как именно при такой температуре винипласт переходит в вязкотекучее состояние; температура же нагрева воздуха в электрической горелке или газового потока в газовой горелке прямого нагрева при выходе из наконечника должна быть 230-270° С.

При правильном режиме и технике сварки прочность сварного соединения может составлять примерно 90% от прочности основного материала.

Дата добавления: 2015-08-17