Учебное пособие

Сварка пластмасс

Технология сварки инфракрасным излучением

Сварка ИК-излучением используется для получения нахлесточных и рантовых соединений тонких пленок, а также стыковых соединений листов, труб и профилей.

Основные технологические параметры сварки ИК-излучением: мощность излучения (температура нагревателя), время нагрева свариваемых поверхностей, усилие и скорость осадки после нагрева.

Технологические параметры сварки ИК-излучением труб из термопластов зависят от типа излучателя. При нагреве торцов труб для стыковой сварки рекомендуются режимы, приведенные в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Прочность сварных соединений при сварке пленок ИК-излучением составляет 0,6-0.7 прочности свариваемой пленки. Стыки труб из полиэтилена, сваренные плоскими ИК-излучателями кольцевого и ленточного типа, при кратковременных испытаниях имеют прочность 0,9-1 прочности основного материала труб.

Сварка ИК-излучением имеет единственный недостаток: при нагреве оплавляемые поверхности на протяжении всего цикла находятся в контакте с ок- ружающей средой, что ведет к развитию окислительных и деструктивных процессов в расплавах термопластов. Для устранения этого недостатка используются системы для сварки в среде инертных газов.

Сварка пленок осуществляется по нескольким схемам в зависимости от принципа создания давления в зоне соединения.

Рис.6.1. Сварка ИК-излучением: а - на жесткой подложке; б - на упругой подложке; 1 - губки, ограничивающие зону облучения; 2 - нагреватель; 3 - свариваемые пленки; 4 - сварной шов; 5 - подложка; А - ИК-луч; Р - давление прижима

При сварке по схеме, приведенной на рис.6.1, а, используется жесткая выпуклая подложка, на которую натягиваются свариваемые материалы. Материалы прижимаются к подложке парой губок, которые одновременно служат для ограничения зоны нагрева. Давление в контакте пленок возникает при их растяжении за счет разогрева. При этом возникает утонение в зоне соединения, что является недостатком такой схемы.

Лучшее качество соединения обеспечивает схема, при которой в роли подложки используется эластичный материал (рис.6.1, б). Эластичность позволяет создать натяжение пленок в зоне облучения (направление натяжения показано стрелкой) за счет сжатия подложки давлением, приложенным через ограничители зоны сварки. Подложка, кроме того, должна обладать некоторой адгезией к расплаву полимера. В противном случае образуются узкие жгутообразные швы с низкой морозостойкостью. Всем этим требованиям в наибольшей мере удовлетворяют подложки из черной микропористой резины, пенополиуретана и прорезиненных тканей.

Соединение рантовыми швами производят путем оплавления кромок пленок, выпущенных на небольшое расстояние из зажимных губок (рис.6.2, а). При этом может применяться импульсный режим облучения. Сварка происходит одновременно по всей длине торца пленки одиночным тепловым импульсом, возникающим при кратковременном пропускании тока через ленточный нагреватель. По всей длине шов имеет вид гладкого узкого рубца одинакового сечения.

По этой схеме можно сваривать подавляющее большинство термопластов. Применяя постоянно нагретый излучатель и непрерывную подачу материала, можно получать протяженные торцовые швы и вести процесс на конвейере.

Рис.6.2. Схема сварки ИК-излучением рантового шва (а) соединения внахлестку (б) 1 - свариваемые пленки; 2 - сварной шов; 3 - ИК - излучатель; 4 - прикатывающие ролики

Возможна сварка оплавлением и внахлестку (рис.6.2, б). Оплавленные поверхности затем прокатываются роликом.

Непрерывные протяженные швы для всех схем сварки пленок ИК-излучением получают перемещением излучателя относительно пленок или наоборот.

ИК-излучением хорошо свариваются пленки из пентапласта, поливинилхлорида и полиэтилена низкой плотности. Толщина пленок обычно составляет 100-300 мкм. Температура нагревателя (силитового стержня) до 200 °С, расстояние от нагревателя до пленок 12-14 мм, скорость сварки 0,02-0,06 м/с. Меньшая скорость соответствует сварке поливинилхлорида, а большая – полиэтилена.

Этапы сварки стыковых соединений труб и профильных элементов сходны с этапами сварки нагретым инструментом, только стадия оплавления протекает без контакта нагревателя со свариваемыми торцами.