книги / Сварка в машиностроении. Т. 2

Для сварки пленок толщиной менее 100 мкм используют термоимпульсную сварку — разновидность контактной сварки проплавлением. В этом случае нагревательный элемент, имеющий малую теплоемкость, получает кратковремен­ ный импульс тока. Проплавление происходит за счет выделившегося тепла, а охлаждение шва —за счет теплоотвода в подложку или в тело электрододержателя. Термоимпульсной сваркой соединяют тонкие пленки из полиолефинов, полиамидов и др.

23. Режимы контактной сварки пленки

Армированные пленки сваривают с получением иахлесточного соединения (рис. 18). Для изготовления сварных оболочковых конструкций из армированных

из коррозионно-стойкой или жаропрочной стали, располагаемые на гидравли­ ческой подушке. Малоинерционные нагревательные элементы позволяют произ­ водить сварку практически с любым термическим циклом, от импульсного при сварке пленок малых толщин до длительного при сварке толстых и резинонаполненных пленок. Для сварки пленок в монтажных условиях применяют переносные прессы (струбцины).

Капсукский завод продовольственных автоматов им 50-летия СССР выпускает установки М6-АП-2С для термоимпульсной сварки пленок, имеющих ножной привод. Машину поставляют со сменными рабочими органами — нагреватель­ ными элементами (проволока для сварки и одновременной резки и планки с лен­ точным нагревателем). Серийно выпускают автоматы MG-АБО для сварки из пленок обложек и М6-ФУГ для упаковки продуктов.

Сварку коротких швов единичных изделий можно выполнять ручными кле­ щами, позволяющими получать за цикл шов длиной 100—200 мм.

Сварку экструдируемой присадкой производят при непрерывной подаче расплавленного присадочного материала между соединяемыми поверхностями.

Рис. 18. Типы сварных соединений армированных пленок:

а — нахлесточное; б — д — с накладками; е — рантовое (Т-образное)

Ее можно выполнять по трем схёмам. При сварке открытой струей приса­ дочный материал непрерывно поступает в зону соединения из сопла экстру­ дера, находящегося на некотором расстоянии. При контактно-экструзионной сварке нагретое сопло может касаться свариваемых кромок, добавочно нагре­ вая их. В третьем случае расплав подается в зону соединения из литьевой ма­ шины периодически* Таким способом соединяют заранее отштампованные скор­ лупы и сварку их производят в собранном виде, в форме, которая имеет специаль­ ные каналы, расположенные вдоль линии разъема. По этим каналам продавли­ вается расплав. При передаче части тепла расплава детали плавятся и соеди­ няются по линии разъема. Этот способ сварки целесообразно использовать для соединения пластмасс, имеющих сравнительно невысокую температуру пере­ хода в вязкотекучее состояние (полиэтилен, полипропилен, пластифицированный поливинилхлорид, полистирол и др.).

В первых двух случаях экструдированной присадкой можно получать сты­ ковое, нахлесточное и угловое соединения. При стыковой сварке можно применять V-образную и X-образную разделки. При сварке полиолефинов угол раскрытия кромок следует выдерживать 70—100° при V-образной разделке, 60—80° при Х-образной разделке. Зазор должен быть 0,5—1,5 мм. Температура присадоч­ ного материала 220—280° С. Диаметр струи расплава 3—4 мм.

Прочность сварного соединения увеличивается при сопутствующей прикатке формируемого шва роликом. Давление ролика в этом случае должно быть 1—3 кгс/см2.

Для экструзионной сварки применяют полуавтомат ПСП-5. Он имеет руч­ ной пистолет массой 1,5 кг, подсоединенный к переносному пульту электрическим кабелем. Пистолет работает по принципу выдавливания плавящегося конца присадочного прутка, непрерывно толкаемого холодной частью прутка. Пистолет нагревается электроспиралью. К корпусу пистолета прикреплена катушка с при­ садочным прутком, который подается с помощью роликов. Ролики приводятся в движение электродвигателем, расположенным в рукоятке пистолета. Произ­ водительность полуавтомата ПСП-5 0,28 кг/ч.

Для сварки стыков футеровки из полиолифиновых листов толщиной не менее 0,6 мм создано сварочное устройство РЭСУ-500. В комплект РЭСУ-500 входит экструзионный сварочный пистолет прямоточного типа с приспособлением для дополнительного нагрева кромок свариваемых материалов газообразным тепло­ носителем, пульт управления, электрический кабель и гибкий резиновый шланг для подвода газа — теплоносителя.

В качестве присадочного материала применяют пруток круглого сечения диаметром 4 мм из того же материала, который подвергают сварке. Скорость сварки полиэтиленовых листов толщиной 1,3—2 мм составляет 30—40 м/ч. Масса пистолета 1,5 кг. Создана полуавтоматическая установка ПЭСУ-2000, в состав которой входит сварочный трактор и пульт управления. В качестве присадоч­

Сварка трением. Различают три схемы процесса сварки пластмасс трением: вращением свариваемых деталей или вставки между ними; вибрацией свари­ ваемых деталей или промежуточного элемента и комбинацией этих двух схем.

Перед сваркой вращением массивных деталей соединяемые поверхности должны быть обработаны таким образом, чтобы они имели или сферическую, или кониче­ скую форму. Скорость перемещения деталей относительно друг друга зависит от геометрических размеров свариваемых поверхностей и составляет 80—200 м/мин. Давление при трении составляет 1—15 кгс/см2, время от начала контакта до окончания вращения 3—25 с. После остановки сваренный стык должен остывать под осевым давлением не менее 5—8 мин. При сварке вибротрением свариваемым деталям, находящимся в плотном контакте, сообщается относительное возвратно­ поступательное движение низкой частоты (50—400 Гц)с определенной амплитудой (1—2 мм) при давлении 15—150 кгс/см2. Сваркой трением соединяют термопласты, вязкость которых при температурах перехода в вязкотекучее состояние меняется плавно. Это полиолефины, поливинилхлорид жесткий, полиацетали, акриловое стекло, полистирол и сополимеры стирола.

При сварке пластмасс ТВЧ тепловыделение в свариваемой зоне обусловлено в основном током поляризации, возникающим за счет смещения в ограниченных пределах звеньев макромолекул вследствие дипольного эффекта. Поэтому в полё ТВЧ нагревают только полярные пластмассы.

Способность пластмасс к нагреву в поле ТВЧ характеризуется фактором диэлектрических потерь: чем он выше, тем интенсивнее нагрев. Интенсивность теплообразования при высокочастотной сварке может быть повышена увеличе­ нием частоты либо напряжения тока. Однако, во избежание пробоя свариваемого пакета, напряжение на конденсаторе не должно превышать 60—70% пробивного напряжения материала. Частота тока определяется характеристикой генератора и физическими характеристиками свариваемого материала. Чем меньше фактор диэлектрических потерь пластмассы, тем выше должна быть частота тока.

При сварке пленок для уменьшения интенсивности теплоотвода в электроды применяют прокладки из термоизоляционного материала, например прессшпана. Продолжительность сварки зависит от длины свариваемого шва и толщины пакета. При толщине пленки из пластифицированного ПХВ 0,1; 0,3; 1,0 мм площадыпва 20,25 и 50см2; на их сварку необходимо 3—12с; давление 1—5 кгс/см2. Сварку пленки совмещают с обрезкой готовых деталей. Для этой цели приме­ няют электроды, имеющие режущую кромку специальной формы,

вода 30—40 мкм. С помощью давления волновода на свариваемые детали обеспе­ чивается не только акустический контакт, но и формирование сварного соедине­ ния. Время сварки (время пропускания ультразвука) также влияет на прочность сварных соединений. КПД ультразвуковой установки повышается, если к магнитостриктору подсоединяют два трансформатора с волноводами.

25. Прочность сварных соединений пластмасс, полученных разными методами

Различают три группы пластмасс, каждую из которых характеризует коэф­ фициент затухания УЗ-колебаний. К первой группе относятся пластмассы с малым

<0,55 см"1.

Ктретьей группе относятся мягкие пластмассы (Е < 1,5 104 кгс/см2), коэффициент затухания которых р > 0,55 см"1. Это полиэтилен высокой и низкой плотности, поликапроамид (капрон), фторопласт, пластифицированный поли­

винилхлорид и др. Последние в значительной степени рассеивают УЗ-энергию, поэтому их можно сваривать в виде листов и пленок толщиной не более 1—2 мм. Мягкие термопласты можно сваривать только прессовым методом. С помощью контактной прессовой УЗ-сварки получают точечные, прямолинейные и замкну­ тые швы различного контура в зависимости от конфигурации волновода. Опти­ мальный диаметр точки 10 мм, а длина прямолинейных швов, полученных за один шаг, 240 мм. Максимальный периметр в случае квадратного или фигурного электрода 200—340 мм. При сварке деталей из пленки и синтетических тканей можно получать непрерывные швы за счет перемещения волновода или свари­ ваемой детали. При сварке пленок повышенной толщины, во избежание продавливания пленки, сварку ведут с фиксированным зазором.

Оптимальный режим УЗ-сварки жестких термопластов (полистирола, полнметилмстакрилата и др.): амплитуда смещения конца волновода 25—30 мкм; сила прижатия 15—20 кге; продолжительность сварки 2 с. Режимы УЗ-сварки

пластмассовой пленки, а также ткани приведены в табл. 26 и 27. Прочность при УЗ-сварке во многих случаях выше, чем при термоимпульсной. Характеристи­ ки некоторых устройств для УЗ-сварки приведены в табл. 28.

27.Основные рекомендации по ультразвуковой сварке капроновой, лавсановой

иполипропиленовой тканей

П р и м е ч а н и е . А — амплитуда колебаний; Р — усилие при сварке; и — скорость сварки.