Сварка пластиковых (или пластмассовых, полимерных) изделий (труб, листов, пленок, мембран и пр.) – общие требования, классификация технологий, сварочное оборудование (аппараты, машины, станки)

Сварка пластиков – это наиболее удобный и наименее дорогой способ соединения пластиковых элементов. В некоторых случаях альтернатив и вовсе не бывает (когда соединение при помощи клея невозможно). К тому же, горячая сварка пластиков выполняется массово, как специалистами в промышленных организациях, так и обычными людьми, по мере необходимости. Конечно, при наличии всего сопутствующего инструмента, с учетом развития отрасли и распространения фирменных аксессуаров нет никаких проблем.

Есть огромное количество способов сварки полимеров. Большинство из них можно сразу разделить на пару условных групп: сварка при помощи нагрева и без помощи аппаратов горячего воздуха. Наиболее активно используемый метод, это нагрев материала до вязкотекучего состояния. Но даже в этом случае используется несколько видов нагрева и приборов:

  • Нагретый газ
  • Расплавленная присадка
  • Нагретый инструмент
  • Световое или лазерное излучение
  • Ультразвук
  • Ток высокой частоты

Все полимеры также дополнительно разделяются на термопласты и реактопласты. Термопласты прекрасно подходят для сварки, так как не меняют свой состав в процессе нагрева, а после остывания принимают еще и обратно все свои физические свойства. Реактопласты, наоборот, принимают свои свойства единственный раз во время изготовления и больше их нельзя подвергать нагреву, после которого их структура не восстанавливается.

При взаимодействии с нагревающим элементом, структура термопласта становится мягкой и податливой, при этом происходит смешение двух отдельных объектов термопластов в один единый. Так образуются неразрывные швы высокой прочности.

Профессиональные устройства сваривания

Для проведения широкомасштабных работ (например, для создания покрытий парников большой площади или при коммерческой деятельности) рекомендуется использовать профессиональные устройства сваривания полиэтилена. Достоинства этих приборов в том, что они позволяют проводить гибкую настройку параметров давления, температуры, скорости движения по шву. Если ведется работа с одинаковой партией полиэтилена, то один раз задав необходимые значения, можно вести процесс сварки с большой скоростью.
Устройства для сваривания часто имеют задающие и натяжные ролики, позволяющие протягивать соединяемые полотна пленки с одинаковой скоростью, что благотворно влияет на итоговое качество шва.

Промышленные приборы выпускаются различного типа. Они могут иметь контактный нагрев или нагрев, осуществляемый горячим воздухом.

Действия с большими площадями материала экономически выгодны при выборе соединения методом сварки, так как нет потребности в клеящих веществах или скотче. Производительность и точность работ значительно возрастает. Невысокая температура плавления и податливость материала позволяет проводить соединение методом сваривания в домашних условиях. Получаемая прочность стыка в основном зависит от температуры и чистоты соединяемых поверхностей.

Классификация способов сварки пластмасс

По механизму процесса сварку пластмасс можно разделить на диффузионную и химическую; по методам активирования процесса — на тепловую сварку, сварку растворителями и сварку комбинированием нагрева и действия растворителей (рис. 1).

Сварка пластмасс растворителями

При сварке с растворителями необходимая подвижность молекулярных цепей создается за счет набухания контактирующих поверхностей в растворителе или смеси растворителей. Подразделяется она на сварку чистым растворителем (или смесью растворителей), лаковой композицией (раствором полимера в растворителе) и полимеризующейся композицией (раствором полимера в мономере).

Параметры сварки изделий из полиэтилена и полипропилена

Индекс текучести расплава материалов (MFR)

Сварка полиэтилена высокой плотности (PE-HD, ПЭНД)

Изделия из полиэтилена высокой плотности группы плавления с индексом 005 (MFR 190/5:0,4-0,7 г/10 мин.), группы 010 (MFR 190/5:0,7-1,3 г/10 мин.) или группы 003 (MFR 190/5:0,3г/10 мин.) и 005 (MFR 190/5:0,4-0,7 г/10 мин.) пригодны для сварки друг с другом. Это подтверждается нормами DVS 2207 часть 1 (DVS — Немецкий союз сварщиков) и подтверждается в документах DVGW (Немецкий союз по газу и воде).

Сварка полипропиленов: полипропилен-гомополимер (РР тип 1, РР-Н) и полипропилен-блоксополимер (PP тип 2, РР-С, PP-R)

Свариваемость полипропиленов указана в пределах группы индекса плавления 006 (MFR 190/5:0,4-0,8 г/10мин.). Это подтверждается нормами DVS 2207 часть 11.

Температура процесса сварки полипропилена и полиэтилена

Сварка горячим газом

Воздух, л/мин.Температура в сопле форсунки ˚ ССкорость газа см/мин
Диаметр форсунки, ммДиаметр скоростной форсунки
3434
Сварка полиэтилена60-7060-7060-70300-340300-340270-300#10-1510-15-ок.10ок.10-50-6050-6025-3040-5040-5020-25
Сварка полипропилена60-7060-7060-70280-320280-320280-320ок.10ок.10ок.1050-6050-6050-6040-5040-5040-50

Сварка ручным экструдером

Температура экструдата, замеренная на выходе из форсунки, º CТемпература воздуха, замеренная в форсунке подачи теплого воздуха, ºCКоличество воздуха, литров/мин.
PE твердыйPP200-230200-240210-240210-250350-400350-400

Влияние влажности

Свариваемые изделия (листы, плиты) и сварочный пруток из полиэтилена и полипропилена могут при определенных условиях поглощать влагу. В результате исследований, произведенных рядом производителей, было выявлено, что из полиэтилена и полипропилена сварочные прутки из полиэтилена и полипропилена абсорбируют влагу в зависимости от материала и окружающей среды. При экструзионной сварке наличие влаги может проявиться в форме раковин в шве или грубой поверхности шва. Этот феномен усиливается с увеличением толщины шва.

С целью предотвращения подобных нежелательных последствий были разработаны следующие рекомендации:

  • Установка влаго- и масло-сеператоров в системе подачи воздуха,
  • Недопущение существенной разницы температур свариваемых деталей (конденсатная влага),
  • Хранение сварочного прутка, по возможности, в сухом месте,
  • Сушка сварочного прутка при температуре 80°C в течение не менее 12 час,
  • Сварка широких швов (>18мм) за несколько проходов.

В зависимости от типа нагревания полипропилена и полиэтилена различают следующие виды сварки:

  • Сварка термопластов горячим воздухом (феном)
  • Сварка термопластов экструдером
  • Сварка термопластов с помощью нагревательного элемента
  • Сварка термопластов высокой частотой
  • Сварка термопластов лазером

ВИНИПЛАСТОВЫЕ (ПВХ) ЛИСТЫ. СВАРКА ПВХ ЛИСТОВ.

Винипластом (непластифицированным поливинилхлоридом, НПВХ или просто ПВХ) называется материал, представляющий собой жесткую термопластичную массу с не пропускающей свет структурой. Он применяется в строительной, химической, автомобильной, приборостроительной и другой промышленности.

Главные компоненты винипласта

Изготовление рассматриваемого материала сопровождается смешиванием ПВХ с перхлорвиниловой смолой, модификационными веществами, и наполнителями. Чтобы полученное в конце производственного процесса полотно обрабатывалось доступными домашним умельцам приспособлениями, подготавливаемое сырье дополняется небольшим количеством смазывающих соединений. Роль присадки, которая изменяет свойства конечной продукции в нужную изготовителю сторону, играет роль каучук или хлорированный полиэтилен. Количество этого ингредиента должно равняться 35 процентам. В полимере также находится 20 процентов наполнителя, который представлен сажей, мелом либо аэросилом. Дополнительно присутствуют минимум десять процентов пластификационных и модификационных добавок. Первая разновидность этих веществ помогает уменьшить себестоимость полностью готовой продукции, а вторая — значительно улучшить ее технические характеристики. Антиоксиданты и стабилизаторы продлевают эксплуатационный период, предотвращая разрушение пластика в процессе обработки. Красители позволяют придать изделию определенный оттенок.

Способы производства ПВХ листов

При формировании винипластовых (ПВХ) изделий сырье подвергается сжатию прессовальным устройством, пропусканию через экструзионный аппарат, литью с применением высокого показателя давления. Используемый способ получения из НПВХ изделий контролируется разновидностью и предназначением продукта:

  • Детали со сложными геометрическими очертаниями и большими параметрами размеров — вакуумное формирование листов.
  • Полотна с лишенными шероховатостей поверхностями — сжатие состоящих из винипластовой пленки пакетов с помощью прессующего устройства.
  • Пленочные покрытия — прокатывание непластифицированного поливинилхлорида.
  • Небольшие изделия с разнообразными очертаниями — сжатие порошков или таблеток, литье из гранул под значительным давлением.

Размеры и вес ПВХ

Малый параметр веса позволяет перевозить комплекты винипластовых полотен на легковых автомобилях. У изделий размером 600х1500х2 мм он равняется примерно 2,8 килограмма, а 1240х2420х20 мм — 96 килограммам. Магазины предлагают винипластовые полотна размером 600х1500, 650х1500, 670х1500, 700х1500, 750х1500, 1240х2420 или 1300х2000 мм. Если отделочным работам подвергается поверхность с нестандартной конфигурацией, у производителя заказывается индивидуальный размер. Среди других услуг находится разрезание НПВХ, создание деталей, упаковка комплекта, доставка на объект и так далее.

Соединение листов винипласта (сварка ПВХ листов)

Сварка винипласта (ПВХ) осуществляется одним и 3-х способов:

  • Сварка ручными аппаратами горячего воздуха (сварочными фенами)
  • Сварка ручными сварочными экструдерами
  • Сварка на стыковых сварочных станках

Общие принципы сварки ПВХ (винипластовых) листов ручным инструментом (фены и экструдеры):

Перед началом работы материал разрезается на куски необходимых размеров. Дополнительно фрезой снимается фаска, величина которой контролируется толщиной обрабатываемого листа. Если последняя равняется 5 мм, раскрываемый шов наклоняется на 55–60 градусов. Когда толщина превышает пятимиллиметровое значение, угол увеличивается до 70–90 градусов. Фаску необходимо удалять равномерно по всей длине изделия. Швы, образовавшиеся во время наращивания винипластового покрытия, теряют оптимальные показатели прочности и эластичности под влиянием кислорода. Поэтому листы обязательно свариваются в инертном газе. Этот вариант разрешается использовать при объединении изделий между собой, ремонте помещений и некоторых других мероприятиях. Но обрабатываемый материал необратимо портится температурой горючих газов, выходящей за рамки дозволенных параметров. Чтобы заполнить получившийся шов, разрешается воспользоваться присадочными прутьями. Их следует нагревать вместе с объединяемыми деталями. Представленный углекислым газом, воздухом либо азотом теплоноситель нагревается специальной горелкой, потребляющей энергию газового топлива или электрического тока. В первом варианте упомянутого устройства теплоноситель прямым (непосредственный контакт) либо косвенным (через стенку) способом получает необходимую температуру с помощью огня, порождаемого сгорающим газом. Во втором варианте традиционно используются питающиеся электричеством трубчатые электронагреватели (ТЭНы). Когда температура достигает 80 градусов выше нуля, структура нагреваемого винипласта подвергается размягчению. Если она равняется 180 градусам, изделие постепенно течет. А 200–220 градусов тепла делают полимер вязкотекучим, заставляя его листы свариваться между собой под влиянием дополнительно оказываемого давления. Прочность швов контролируется объемом и степенью нагрева масс подаваемого воздуха, диаметром сварочного прута и горелочного сопла, а также толщиной соединяемых полотен. Показатель диаметра сопла рекомендуется выбирать по толщине свариваемых листов, очертанию кромок и размеру используемого при сварке прута. Когда его значение будет отличаться от идентичной характеристики сварочного прута, произойдет усложнение нагревания последнего и ухудшится качество формируемых стыков. Если свариваются листы толщиной 3–5 миллиметров, сопло горелки должно обладать диаметром примерно 1,5–2 миллиметра. Когда выполняется соединение изделий толщиной 16–20 миллиметров, размеры наконечника увеличиваются до 3,5–4 миллиметров.

Сварка винипластовых (ПВХ) листов на стыковых сварочных станках

В данном случае процесс сварки практически не отличается от аналогичного процесса сварки полиэтиленовых или полипропиленовых листов. Однако стоит учитывать, что сварка ПВХ — гораздо более сложный процесс, связанный с уменьшенным «сварочном окном» температуры.

ПВХ (винипласт) — сложный для сварки полимерный материал, для работы с которым требуются специфические навыки.

Специалисты компании ССПЛ готовы провести мастер-класс по сварке ПВХ листов на стыковых сварочных станках производства ССПЛ для обеспечения наилучшего результата.

В нашем каталоге представлены все виды оборудования для сварки винипластовых (ПВХ) листов:

  • Сварочные фены для сварки винипласта
  • Сварочные экструдеры для сварки ПВХ
  • Стыковые сварочные столы для ПВХ (винипласта)

Сварка с прутком

Например, при укладке линолеума из ПВХ требуется сваривание с использованием присадочного прутка. Линолеум предварительно готовят. Он должен быть плотно уложен на пол.

Все стыки должны подгоняться без образования щелей или зазоров. Качественный шов без использования специального оборудования очень трудно. Обычный фен сделать это не способен из-за значительной толщины линолеума.

Требуется специальное приспособление и оборудование. Перед свариванием прутком кромки необходимо подготовить, расплавленный пруток обеспечит их надежное соединение. Образовавшиеся наплывы удаляют специальным ножом.

Сварка при помощи паяльника

Для скрепления пленки в бытовых условиях подходит и обычный электрический паяльник. На его жало лучше всего надеть наконечник с ученическим или плакатным пером, выполненный из металла. Если полимер прожигается насквозь, наконечник слегка сдвигают с жала прибора – так уменьшается площадь теплоотдачи.

Пайка получается более надежной, если укрепить на паяльник специальные ролики. У наконечника до упора стачивается жало, в центре торца вырезается паз, для чего используют ножовку. Вам понадобится медный диск с диаметром 1 см (те, кто всерьез озаботится сооружением такого прибора, могут выточить его самостоятельно).

Просверлите отверстие диаметром примерно 5 мм для крепления оси, диск вставьте в сделанную прорезь и закрепите. Он должен свободно вращаться. Чтобы сварочный шов получился ровным, ведите его по линейке. Аппарат надо вести до той точки, где шов кончается, не отрывая, с нажимом. Чаще такой подход применяют для запайки пакетов. Чтобы получить красивый шов, немного потренируйтесь на ненужных кусках.

Сварка полиэтилена с помощью нагревательного элемента (Butt Welding)

Сварка полиэтилена с помощью нагревательного элемента (называемая также сваркой встык) применяется для сварки плит, блоков и других профилей полуфабрикатов. Чрезвычайно широко данный вид сварки применятся для сварки трубопроводов из термопластов. В отличие от предыдущих двух способов сварки данный метод не требует использования присадочного материала.

Для сварки с помощью нагревательного элемента применяются т.н. машины для сварки встык, принцип действия которых (разогрев с помощью нагревательного элемента различной формы) одинаков, и отличающиеся между собой лишь типом привода (ручной, механический, пневматический и т.д.), передающего сдвижное усилие на свариваемые элементы. Кроме того, машины для сварки встык могут отличаться комплектацией специальным оборудованием и всевозможными опциями- например для сварки листов под углом, для сворачивания свариваемых листов.

Некоторые виды стыковых сварочных машин помимо ПЭНД позволяют сваривать также ВМПЭ и СВМПЭ.

При сварке полиэтилена встык необходимое тепло подводится непосредственно от подогревающего элемента в зону сварки соединяемых поверхностей. При этом достигается более благоприятное распределение тепла, так что ни одна из зон материала не нагружена теплом больше, чем другая. Кроме этого стыкующиеся поверхности подогревающего элемента должны быть чистыми и полностью прилегать. Такой вид сварного шва показывает небольшое внутреннее напряжение и его можно нагружать практически также, как и исходный материал.

Сварка нагревающими аппаратами

Одним из самых простых способов передачи тепла является прямой контакт свариваемых поверхностей пластиков с самим нагревательным прибором или (в случае воздушных аппаратов) нагретых струй воздуха. Из-за простоты техпроцесса и доступности аппаратов, и аксессуаров к ним, они широко распространена.

  • Вначале проходит разогрев, в качестве первого этапа. При этом оплавленные края надежно соединяются между собой.
  • Контакт нагретых пластиков и свариваемых деталей удерживается с определенным усилием на какое-то время.

Во время разогрева необходимо, чтобы контактируемые поверхности имели проплавление на определенную глубину. Это также нужно для того, чтобы избежать работы с любыми неровностями поверхностей.

Существует перечень технологических параметров сварки пластмасс:

  • Температура нагревательного элемента (или среды)
  • Длительность нагрева
  • Усилие прижатия инструмента к детали
  • Усилие сжатия свариваемых деталей
  • Продолжительность давления после окончания сварки

Чрезвычайно важно максимально очистить контактирующие поверхности для нанесения качественного шва. Т.к. вкрапления иных материалов, грязи, пыли внутрь шва негативно скажутся на его надежности. Если поверхность покрыта маслянистыми выделениями, их удаляют соответствующими растворителями (безопасными для самого полимера). Если отчистить невозможно, или край объекта слишком неровен, его просто срезают для образования ровного, чистого среза.

Применение паяльника для сваривания пленки

Соединение листов полиэтилена с помощью обычного паяльника (40-60 Вт) позволяет получить прочный шов, при этом потребуется незначительная доработка инструмента. Использование паяльника без специальных насадок не даст качественного результата. Стык будет неравномерным, возможно образование мест растекания материала.

Схема сваривания пленки.

Для получения хорошего результата и сварки значительных по длине стыков потребуется использование дополнительных приспособлений. Существует несколько вариантов доработки паяльника.

Берется обычный паяльник, затем у него удаляется окончание жала. При помощи ножовки создается пропил. После этого в пропил вставляется пластина из меди или алюминия, которая закрепляется заклепкой. Поверхность пластины обрабатывается, ее края скругляют надфилем. Сваривание ведется путем небольшого прижима паяльника под углом 45° и равномерного движения им.

Температура и прижим выбирается опытным путем. Во время создания стыка рекомендуется подложить под нижний слой пленки ровную деревянную или текстолитовую подложку, а паяльник центровать по ровному бруску. В некоторых случаях между пластиной и пленкой помешают тонкую бумагу. Это актуально, если ведется сварка тонкой пленки. После создания шва бумагу аккуратно отделяют.

Примерный образец насадки показан на рис.1 (1 – пластина; 2 – паяльник и его стержень).

Схема ультразвуковой сварки.

Возможна установка диска в отдельную трубочку-наконечник, а она, в свою очередь, надевается на жало паяльника. Сварка кусков пленки ведется путем прокатывания разогретого паяльника на требуемое расстояние. Величина прижима регулируется в зависимости от проваривания шва. Данный метод позволяет проводить значительный объем работ.

Прочие виды сварки полимеров

Сварка экструзионная. При этом процессе сварочный материал, желательно тот же самый полимер, что и тот, из которого изготовлены свариваемые детали, подается в область сварки в расплавленном виде из ручного экструдера. В этот небольшой экструдер или обогреваемый пистолет непрерывно поступает из бухты присадочный материал в виде прутка.

Изображение работы ручным экструдером

Рис.3. Работа ручным экструдером

Сварка растворителями. Этот метод заключается в ряде технологических операций: смачивание, пауза для ожидания набухания полимера, контакт между поверхностями, выдержка под нагрузкой. Такая сварка применяется для полимеров, нестойких к действию растворителей, как правило аморфных термопластов.

Сварка трением. Метод, который позволяет почти моментально и без особых затрат получить прочное сварное соединение. Отлично подходит для тел вращения при соединении «в раструб». Обычно одно изделие жестко закрепляется, а второе надевается на оправку, которую приводят во вращение от любого привода. Затем второе изделие перемещают в осевом направлении и соединяют с закрепленным изделием в раструб. От возникшей энергии трения обе детали подплавляются, вращение останавливается и желаемое соединение формируется за считанные секунды.

Пайка пленки своими руками

Трубопроводы из полиэтилена монтируются двумя способами: при помощи фитингов и фланцев или нескольких видов сварки.

Соединение требует специальных фитингов (муфт и раструбов) и без них. Для труб с толщиной стенки меньше 4,5 (диаметры 50-110 мм) применяют сварку с помощью фитингов, для более крупных труб с более толстой стенкой допустима сварка встык и экструдерная.

Диффузионный

Диффузионный способ заключается в разогреве торцов до вязкотекучего состояния. Подготовленные торцы заготовок стыкуются и слегка сжимаются. Подвижные молекулы полимера под воздействием давления продвигаются в соединяемые части, перемешиваются, при охлаждении застывают в новом положении, образуют новые химические связи и обеспечивают надежное сцепление патрубков между собой.

Раструбный метод

Не самый типичный способ. Имеется два варианта выполнения: с помощью раструбных труб и муфт. Сам метод напоминает сварку трубопроводов из полипропилена: раструб или муфты и заготовки разогревается с помощью паяльника со специальной насадкой.

Затем заготовка вставляется в раструб другой трубы или муфту, фиксируется, прижимается и выдерживается. Время сварки – 20 секунд. Если используются муфты, то вторая труба впаивается в муфту аналогично. Стоимость муфт невелика, изделия с раструбом в магазинах встречаются нечасто.

Соединение получается надежным и прочным, можно сварить небольшие диаметры.

Сварка встык

Перед проведением работ отрезают полиэтиленовую трубу строго перпендикулярно и тщательно зачищают торцы. Затем закрепляют трубу в аппарате для сварки и тщательно центруют.

Охлаждают стык, затем убирают станок. Работа имеет свои тонкости, для нее необходимы два человека.

Сварка экструдером

Экструзионная – сварка при помощи небольшого аппарата, из которого под давлением выдавливается расплавленный полиэтилен. Сырье в виде стержней или гранул загружается в экструдер.

Экструзия применяется на напорных коммуникациях с толщиной стенки более 6 мм, но им можно залатать и безнапорные канализационные трубопроводы с более тонкой стенкой. Место соединения разогревается потоком горячего воздуха.

Желательно на торцах снимать фаску.

Соединение ультразвуком

Одной из наиболее современных технологий является ультразвуковая сварка пластмасс. Методика базируется на взаимодействии молекул пластмассы с ультразвуковыми колебаниями. Для некоторых несвариваемых материалов это — единственно возможный вариант соединения.

Технология ультразвуковой сварки

  • соединяемые элементы помещаются в специализированное гнездо (к нему подведен волновод);
  • волновой генератор вырабатывает колебания до 50 кГц, которые специальным прибором преобразуются механические колебания, направляются к волноводу;
  • пневматический механизм прижимает волновод к заготовкам;
  • под воздействием смешанных волн связь молекул полимеров ослабляется;
  • волна ультразвуковая после соединения заготовок перестает вырабатываться генератором, но изделия некоторое время продолжают оставаться в сварочной зоне, происходит укрепление новых молекулярных связей.

Чаще всего соединение полимерных изделий осуществляется внахлест точечно или по всему периметру.

Преимущества сварки ультразвуком

  • Экологически безопасная процедура: дополнительные химические соединения отсутствуют, не происходит избыточное нагревание материалов, вредные газы в процессе сварки не выделяются.
  • Сварка полимеров по данной технологии отличается высоким качеством, надежностью. Неразрывные соединения имеют высокие прочностные характеристики. Не нарушая внешнего вида изделия можно достичь высокой герметичности соединения (сварной шов отсутствует).
  • Ультразвуковая сварка – это универсальный вариант, который предоставляет возможность соединять полимеры разной структуры.
  • Данная методика лучше всего подходит для автоматизированных производственных процессов, поэтому эффективно используется на многих сборочных цехах.

Инструменты и приборы

Спайка утюгом

Это достаточно простой способ соединения частей полотен, ведь бытовые утюги есть почти в каждом доме.

Чтобы соединить полиэтилен таким способом, нужно установить на стол деревянный брусок. На этой своеобразной подставке располагаются края соединяемых полотен.

Они должны выступать от кромок бруска миллиметров на двадцать. Сверху полиэтилен накрывается листом тугоплавкого материала (целлофана, фторопластовой пленки).

Ускорить формирование шва можно последующим охлаждением. Для этого после воздействия высоких температур стык обрабатывается мокрой тряпкой.

При проведении по месту соединения утюг наклоняется на пять градусов. Продвигать его нужно медленно, вдоль стыка. Одного раза для формирования прочного шва недостаточно, процедуру нужно повторить около четырех-пяти раз.

Также для работы с утюгом применяются специальные паяльные насадки, которые закрепляются поверх прибора. Они имеют плоскую форму ребристой основы.

Спайка паяльником

Для сварки двух полотнищ пленки применяется домашний паяльник мощностью в 40-60Вт. Однако для выполнения такой работы этот аппарат требует некоторого улучшения.

Для работы с полиэтиленовым материалом с паяльника снимается окончание жала. После этого создается пропил, в который вставляется пластина из алюминия либо меди. Пластина закрепляется заклепкой, обрабатывается и округляется надфилем.

Воздействие на стык полотен производится под углом в сорок пять градусов. Паяльник прижимается к поверхности, после чего медленно продвигается вдоль стыка. Движение должно быть равномерным, без рывков и остановок.

Колесико представляет собой диск диаметром восьми-десяти миллиметров. Материалом диска может служить алюминий или медь.

Его можно изготовить самому. Металлическое колесико помещается в пропил, в котором закрепляется осью. Метод соединения колесиком основан на его разогреве с дальнейшим прокатыванием вдоль стыка.

Сварка нагретым инструментом

Этот тип, который называется еще контактной, или термоконтактной сваркой, она является самым простым из всех видов соединений полимерных деталей. Подача тепла на соединяемые поверхности достигается за счет их контакта с нагретым инструментом. Контактный процесс очень часто применяют в трубопроводной технике, изготовлении сосудов и емкостей, прочих изделий и конструкций из пластика.

Чаще всего используют способ прямого нагрева, при котором проводят следующие этапы сварки:

— зачистка и нагрев свариваемых поверхностей прижатым к ним нагреваемым инструментом;

— удаление инструмента и сжатие поверхностей, выдержка в течение определенного технологией времени в сжатом состоянии.

Бытует мнение, что временной интервал от удаления инструмента до сжатия поверхностей между собой должен быть минимальным. Ибо иначе, прочность сварного соединения снижается ввиду быстрого охлаждения из-за контакта поверхностей со средой. Однако, на самом деле, процесс сварки пластиков гораздо сложнее и технологически правильно выдержать определенную паузу перед соединением деталей. За это время свариваемые области, неравномерно разогретые инструментом, приходят в состояние большей подготовленности к процессу диффузии. Технологическая пауза обычно составляет порядка нескольких секунд.

Помимо прямого нагрева, используют метод косвенного нагрева пластмассы и закладные нагреватели. Последний метод получил распространение для соединения труб, обычно большого диаметра, в полевых условиях. На концы труб помещается специальная муфта, в которую заранее помещается нагревательный элемент. Затем при пропускании электричества от полевого генератора внутренний слой муфты расплавляется и создает неразъемное трубное соединение.

Изображение соединения труб термосварной муфтой

Рис.2. Соединение труб термосварной муфтой

Наиболее распространенные виды термоконтактной сварки полимеров – это сварка «в стык» и «в раструб». Оборудование для процесса «в стык» проще и используется чаще.

Аппараты для спаивания в раструб разогревают у одной детали, например трубы, наружную поверхность, а у другой, например фитинга, внутреннюю. Затем свариваемые детали устанавливаются на нагретую оснастку. А уже после выдержки технологического времени на оснастке (дорне и муфте) детали извлекаются и происходит их соединение. Такая технология очень популярна для спаивания труб для холодного и горячего водоснабжения из рандом сополимера полипропилена.

Специальное оборудование

При выборе оборудования необходима предусмотрительность

Важно учитывать сложности проведения работ. Чтобы справиться с большими объемами пленок применяют промышленное оборудование

Для соединения полиэтилена используют специальные приборы. Стоимость их разная. Стоит отметить бюджетную модель ПП-40.

Она позволяет получить ровный и прочный шов на любом контуре: прямом или сложном. ПП-40 по форме напоминает паяльник, но имеет другой наконечник.

Еще применяют специальные насадки для электроутюгов. Их изготавливают из листового металла, например: алюминия. Основание насадок делают плоским и ребристым. Такая поверхность прочно фиксирует соединение пленки во время сварки.

Ребрами фиксируют края пленки. После перемещают рейку вдоль свариваемого участка. Так получается двойной шов.

Крупные работы требуют применения более серьезных инструментов. Чтобы создать соединение пленки большой площади, понадобятся специальная аппаратура для сварки.

Подобная аппаратура оснащена настройками уровня давления, температуры, скорости перемещения разогретого элемента по поверхности полиэтилена. В бытовых вариантах формирования пленочных швов таких функций нет.

Помимо регуляторов настроек, аппараты для спайки оснащены роликовыми механизмами. Это задающие и натяжные элементы, стабилизирующие скорость продвижения свариваемых пленочных полотен.

Это улучшает качество пропайки полиэтилена, повышает прочность соединения.

Существуют аппараты, применяющие разные способы нагрева: воздушные и контактные. Воздушный нагрев производится воздействием на материал горячим воздухом. При контактном задействован контактирующий с материалом нагревающий элемент.

Термопластичные виды пластика

Термопласты при нагревании становятся пластичными, а в охлажденном состоянии обратно принимают свою форму, не теряя первоначальных свойств. Температура их нагрева зачастую в пределах 140-240 оС, перегрев приводит к разложению пластмассы.

Виды термопластичной пластмассы:

  • полиэтилен (с высокой плотностью менее прочен и теплоустойчив по сравнению с полиэтиленом низкого давления);
  • поливинилхлорид (хорошая диэлектрическая проницаемость);
  • фторопласт (высокая устойчивость к агрессивным химическим средам);
  • полипропилен (самые маленькие показатели плотности среди всех видов пластмасс, твёрдый и термостойкий, температура плавления 175 оС);
  • полистирол (хрупкий, низкая теплостойкость 80 оС);
  • полиметилметакрилат (органическое стекло, обладает антикоррозийными и диэлектрическими свойствами, небольшая механическая прочность);
  • полиэтилентерефталат (температура плавления 260 оС, разложения 350 оС, не растворяется в органических растворителях и воде);
  • поликарбонат (большой коэффициент теплового расширения, пластичный и прочный, неустойчив к УФ-излучению длительного характера);
  • полиамиды (нейлон, капрон обладают износостойкостью с высокой поверхностной твердостью).

У каждого вида свой собственный температурный режим плавления и разложения. Для сварочного соединения подходит только пластмасса одного вида.

Свойства термопластов:

  1. Прочность в разных температурных диапазонах.
  2. Диэлектрическая способность (не у всех видов).
  3. Стойкость к механическому износу.

Для сварки пластмассы обязательна респираторная защита дыхательных путей, т. к. в процессе нагрева из пластика выделяется достаточно много вредных веществ.

Использование утюга в качестве сварочного нагревателя

Следующий популярный способ – это расплавление пленки и создание стыка с использованием утюга. Преимущество этого метода состоит в том, что таким образом можно сваривать значительные участки пленки, создавая при этом нужную ширину шва. Так как любой утюг имеет термореле и возможность регулировать температуру, то подобрать требуемый терморежим для полиэтилена различной толщины не составит труда.

Процесс сваривания лучше вести на гладкой деревянной поверхности. Куски (листы) пленки накладываются внахлест, ширина которого выбирается индивидуально, затем верхний слой покрывается бумагой или фторопластовым листом, после чего прижимают и проводят утюг вдоль линии сварки. Сила прижима, скорость и температура подбираются опытным путем.

Насадку изготавливают из латуни, меди или алюминия.

Два подхода

Сварка пластмасс может производиться различными способами. Но существует два основных подхода — температурный и холодный. Первый основан на воздействии на пластик сравнительно высокой температуры (в диапазоне 200-300 °C для разных видов пластиков).

Термическая сварка пластика может осуществляться:

  1. потоком горячего газа (воздух, азот, аргон);
  2. раскаленным контактным инструментом (паяльник, специальный аппарат для сварки пластика);
  3. расплавленной присадкой;
  4. трением;
  5. ультразвуковыми волнами;
  6. точечным нагревом лазерным, инфракрасным или другим световым излучением;
  7. высокочастотным электрическим током.

Принцип холодной сварки иной. Он также делится на два принципиально разных подвида. Первый — это сваривание пластика частичным расплавлением с помощью химических растворителей.

Под воздействием определенных химикатов соединяемые края размягчаются, соединяются под давлением и под давлением же остывают. В силу сложности, а также того, что самые популярные полимеры полиэтилен и полипропилен этому способу не поддаются, в быту его применяют редко.

Второй подвид — это применение двухкомпонентного полимерного состава, по тому же принципу, что и у холодной сварки металла. Настоящим свариванием не является, но может обеспечить достаточно прочное, близкое к прочности соединяемых пластиковых поверхностей, соединение.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: