Сварка пластика осуществляется за счет диффузии макромолекул полимеров, а именно из-за их диффузионно-реологических и химических реакций между собой с применением нагревательных устройств. Для сварки подходит только термопластичный вид пластмассы.
Содержание
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:
- Прочность в разных температурных диапазонах.
- Диэлектрическая способность (не у всех видов).
- Стойкость к механическому износу.
Для сварки пластмассы обязательна респираторная защита дыхательных путей, т. к. в процессе нагрева из пластика выделяется достаточно много вредных веществ.
Применяемые способы сварки термопластов
Процесс сваривания термопласта может быть выполнен: термопистолетом или феном, с помощью экструдера или контактным способом сварки. Особенность данного процесса в том, что материал нагревается до вязко-текучего состояния, при этом используется небольшое давление.
Перед сваркой (любым способом) необходимо подготовить пластик, а именно произвести очистку от загрязнений или повреждений примерно за 20 минут до начала работ.
Присадочный стержень выбирается, согласно химическому составу, подходящему к основному свариваемому пластику. Важно помнить, что присадочные прутки для пластика становятся хрупкими при температуре менее +15 оС. Прутки могут быть разной формы среза: круглые, треугольные.
Использование фена или термопистолета
Ручной аппарат подачи горячего воздуха популярен, благодаря своей удобности использования в разных условиях, в том числе и бытовых. В данную группу входят строительные фены, так называемые термопистолеты с возможностью нагрева воздуха до высоких температур. Применяют данную технологию сварки для материалов с толщиной от 1 мм до 10 мм. Если дополнительно используют сварочный пруток, то его также нагревают нагретым воздухом. Сварочные пистолеты иногда используют вместе с паяльником.
Выделяют два способа сварки с помощью устройств подачи горячего воздуха:
- Сварка с использованием присадочного материала (встык).
- Сварка термопластов внахлест, без сварочных прутков.
Сварочный фен имеет специальные насадки:
- фиксирующие, для зажима сварочных изделий перед сваркой;
- щелевые, для кровельных материалов;
- формировочные, для сварки пластмассы большого размера.
Благодаря насадкам, фен можно использовать для разного вида конструкций по сравнению с термопистолетом. Термопистолет чаще служит для сварки термопластичных пластмасс внахлест, а с помощью фена соединение материалов осуществляется встык с добавлением присадочного стержня в область сварочного шва.
Особенности работы с феном или термопистолетом:
- Диаметр присадочного материала не должен быть более 4 мм, чтобы нагреться за короткий промежуток времени.
- Процесс сваривания необходимо выполнять достаточно быстро, чтобы избежать разложения материала.
- Строгое выдерживание температурного режима, согласно виду термопласта. На качество работы влияет как перегрев, так и недогрев.
Оборудование:
- термопистолет или строительный фен;
- присадочный материал;
- респиратор и перчатки.
Сварка пластика с помощью экструдера
Использование экструдера для сварки пластика считается наиболее удобным и экономным. Экструдер подает в сварочный шов уже расплавленную (размягченную) массу, которая придавливается направляющим соплом. Данное устройство используют для соединения изделий с большой толщиной.
Преимущества работы с экструдером:
- меньший расход энергии;
- улучшенный способ теплопередачи;
- не нужно использоваться прижимающие приспособления;
- полный контроль над качеством сварочного шва.
Сварка экструдером начинается с подготовки изделия (очистки), далее происходит плотная стыковка участков сварки (можно выполнить это вручную). Процесс сваривания можно производить в умеренно быстром темпе, обязательно установить температурный режим для термопластичного вида пластика. После завершения работы деталь должна находиться в неподвижном состоянии до своего полного остывания.
Оборудование:
- экструдер;
- присадочный материал для пластмассы;
- защитные элементы (респиратор, перчатки).
Применение контактной сварки
Принцип работы контактной сварки заключается в том, что зона соединения нагревается до вязкого состояния полимера с помощью нагревающего устройства, передающего тепло напрямую во время контакта с поверхностью.
Существуют три способа контактной сварки:
- Проплавление материалов — устройство соприкасается с внешней поверхностью, и таким образом тепло подается в область соединения через толщину поверхности. Подходит для полимерных листов маленькой толщины или пленок.
- Оплавление полимеров — используют для труб, трубопроводов.
- Термоимпульсная сварка выполняется посредством нагревательных элементов, через которые проходят короткие, но сильные импульсы тока. Продолжительность импульса от 0,1 до 1 секунды, в паузах между импульсами область сварочного шва соединяется под давлением.
Импульсная контактная сварка показывает достаточно высокие показатели соединений (90%-100% прочности).
Оборудование:
- стационарные машины для контактной сварки;
- настольные машины;
- ручные или подвесные клещи;
- модульная аппаратура.
