Сварка пластмасс – это процесс, предназначенный для соединения деталей из термопластичных материалов. Сварка происходит путем размягчения соединяемых участков. Молекулы полимера приобретают определенную подвижность за счет действия внешнего агента (тепло, вибрация, трение, растворитель и др.). Путем соединения обеих частей и приложения давления достигается взаимодействие молекул обеих соединяемых частей, переплетение. Как только действие внешнего агента прекращается, движение молекул уменьшается, образуя переплетенную структуру одного и того же, образуя союз обеих пластичных частей. Для осуществления процесса необходимо соответствующее оборудование, например, сварочный аппарат для полиэтиленовых труб.
Сварка пластика
На рынке существуют различные сварочные процессы для соединения пластмасс, и идеальное применение каждого из них зависит от множества факторов. Тип соединяемой детали или элемента, характеристики пластмассы, количество соединяемых деталей в одном и том же процессе, применение конечного продукта… — это лишь некоторые из многих переменных, которые могут напрямую влиять выбор того или иного вида сварки.
Сварку можно использовать для получения соединений с механическими свойствами, приближающимися к свойствам основного материала. Сварка пластмасс ограничена термопластичными полимерами, поскольку эти материалы могут размягчаться и плавиться под воздействием тепла. Термореактивные полимеры после затвердевания не могут быть снова размягчены при нагревании. Для сварки термопластичных полимеров требуется меньше тепла, чем для металлов.
Методы сварки
Для сварки пластмасс используется ряд методов. В целом, различные способы соединения пластиковых деталей сваркой можно сгруппировать в четыре больших блока:
— Путем подачи тепла от внешнего нагревательного элемента: метод, который используется для термопластов, которые из-за повышения температуры плавятся, способные соединяться с расплавленными поверхностями путем сжатия;
— С помощью высокочастотного излучения и ультразвука: метод, заключающийся в излучении волн определенной частоты на соединяемые поверхности, создающих вибрационный эффект между молекулами материала, что вызывает повышение температуры и его размягчение.
— С помощью излучения лазерного луча: система, предназначенная для соединения мелких деталей в определенных областях с испусканием лазерного луча, который нагревает свариваемую поверхность;
— С помощью вибрации: высоконадежный процесс, который позволяет легко обрабатывать большие куски сложных материалов или несколько штук за цикл.
Следует упомянуть еще один метод сварки пластмасс, широко применяемый как на промышленном, так и на бытовом уровне, – это химическая сварка с использованием растворителей.
Некоторые из основных методов сварки термопластов, используемых в промышленности, кратко описаны ниже.
Сварка горячей пластиной
Это самый простой из методов массового производства для соединения пластмасс. Нагретую пластину зажимают между соединяемыми поверхностями до их размягчения. Налет удаляется, и поверхности снова соединяются под контролируемым давлением в течение определенного периода времени.
Сплавленным поверхностям дают остыть, образуя связь. Сварочный инструмент или нагревательный элемент обычно состоят из электрических нагревателей, встроенных в алюминиевую пластину.
Температура обычно составляет от 180°C до 230°C в зависимости от толщины и типа свариваемого материала.
Сварка горячим воздухом/газом
Этот процесс аналогичен кислородно-ацетиленовой сварке металлов. Разница лишь в том, что открытое пламя кислородно-ацетиленовой сварки заменяется потоком горячего газа. Сжатый воздух, азот, водород, кислород или углекислый газ нагреваются электрической катушкой при прохождении через сварочный пистолет.
Сварка горячим газом — это процесс производства термопластичных материалов.
В этом процессе, изобретенном в середине 20 века, используется поток горячего газа, обычно воздуха, для нагрева и плавления термопластичного материала подложки и термопластичного сварочного стержня. Подложка и материал стержня расплавляются для получения сварного шва. Для обеспечения сварки к стержню необходимо приложить соответствующую температуру и давление, а также правильную скорость сварки и положение горелки.
Экструзионная сварка
Экструзионная сварка позволяет накладывать более крупные сварные швы за один сварочный проход. Это предпочтительный метод для соединения материалов толщиной более 6 мм. Стержень наполнителя подается в миниатюрный пластиковый экструдер, материал пластифицируется и выдавливается из экструдера на соединяемые детали, которые размягчаются струей горячего воздуха, чтобы обеспечить соединение.
Литьевая сварка
Инжекционная сварка похожа на экструзионную, за исключением того, что с некоторыми вариациями портативного сварочного аппарата наконечник можно вставлять в отверстия в пластиковых дефектах разного размера. Примером такого инструмента является инъекционная сварка Дрейдера.
Ультразвуковая сварка
Этот метод использует высокочастотные механические вибрации для формирования связи. Собираемые детали удерживаются вместе под давлением между колеблющимся сонотродом и неподвижной наковальней или люлькой и подвергаются ультразвуковым колебаниям с частотой от 20 до 40 кГц под прямым углом к площадке контакта.
Высокочастотная сварка
Некоторые пластмассы с химическими диполями, такие как ПВХ, полиуретаны и полиамиды, можно нагревать высокочастотными электромагнитными волнами. Высокочастотная сварка использует это свойство для размягчения соединяемых пластиков. Нагрев может быть локальным, а процесс может быть непрерывным. Также известна как диэлектрическая герметизация или радиочастотная термосварка.
Лазерная сварка
Лазерная сварка подходит для соединения пленок и пластиковых деталей. Лазерный луч расплавляет пластик в области сустава. Лазер генерирует интенсивный пучок излучения (обычно в инфракрасной области электромагнитного спектра), который фокусируется на соединяемом материале. Это возбуждает резонансную частоту в молекуле, что приводит к нагреву окружающего материала.
Комментарии