>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебное пособие

Сварка пластмасс

Технология сварки пласмасс нагретым газом

Сварку нагретым газом применяют для получения практически всех видов сварных соединений: стыковых, нахлесточных, угловых и тавровых. Типы швов, условные обозначения и размеры конструктивных элементов регламентированы ГОСТ 16310-70.

Стыковые швы без разделки кромок (рис.2.7, а) выполняют в основном при сварке листов или труб толщиной менее 4 мм. Между деталями необходим зазор 1-1,5 мм для лучшего заполнения сварного шва присадочным материалом, т.е. для лучшего провара по всей высоте шва.

Сварку листов толщиной до 2 мм следует производить без зазора, чтобы уменьшить вероятность коробления листов. С этой же целью для сварки тонких листов используют текстолитовые прокладки, к которым листы прижимают с помощью струбцин или специальных приспособлений.

Сварку без разделки лучше проводить с двухсторонним наложением швов, обеспечивающим полный провар по всему сечению.

Стыковые швы с разделкой кромок (рис.2.7, б - д) применяют при толщине деталей от 4 до 20 мм. Обработка кромок выполняется фрезерованием, строганием, опиловкой. Используются одно- (рис.2.7, б) и двухсторонняя (рис.2.7, в) V-образная, а также Х-образная разделка (рис.2.7, г, д) без притупления кромок. Оптимальный угол раскрытия кромок лежит в пределах 50-90° и зависит от толщины и материала листов. Для листов толщиной 4-10 мм он составляет 70°, а для листов толщиной свыше 12 мм - 60° и меньше. Зависит угол раскрытия кромок и от свариваемого материала.

Рис.2.7. Конструкции сварных стыковых соединений

Большие углы раскрытия создают удобства для работы и уменьшают возможность непроваров, но увеличивают объем, заполняемый присадочным материалом (меньше производительность, больше деформации).

Х-образная разделка предпочтительнее, чем V-образная. Уменьшаются расход присадочного материала в 1,6-1,7 раза и величина сварочных деформаций.

Тавровые и угловые соединения. При толщине вертикального элемента менее 4 мм тавровые соединения выполняются без разделки кромок, а при толщине 4-20 мм с одно- или двухсторонней разделкой.

Угловые соединения, используемые при сварке днищ, крышек, фланцев и т.п., выполняются только с разделкой кромок. Это позволяет избежать непроваров вершины шва.

Нахлесточные соединения применяют редко ввиду меньшей механической прочности таких швов при растягивающих и изгибающих нагрузках. Прочность таких соединений в несколько раз меньше прочности соединений встык.

Основные технологические параметры режима сварки:

• температура и расход газа;
• материал, диаметр и форма сечения присадочного прутка;
• угол наклона прутка при укладке в разделку;
• давление, прикладываемое к прутку;
• угол наклона нагревателя (горелки) к плоскости свариваемого материала;
• скорость сварки.

Температура газа на выходе из сопла горелки обычно на 50-100 °С выше температуры вязкотекучего состояния свариваемых термопластов. Повышение температуры необходимо для компенсации потерь тепла газовой струи между соплом наконечника и поверхностью сварного шва, расстояние между которыми следует поддерживать постоянным и равным 5-8 мм.

Расход нагретого газа устанавливают обычно для горелок косвенного действия и с электронагревом - 1-2 м³/ч, а для горелок прямого действия 1-3,5 м³/ч. Малые расходы снижают производительность и приводят к непроварам.

Присадочный материал обычно выбирают того же состава, что и свариваемый материал. Часто пользуются прутками с добавками пластификаторов (для снижения вязкости). Однако такие прутки не следует применять при сварке изделий, работающих в агрессивных средах и при повышенной температуре, т.к. в процессе эксплуатации может происходить постепенное разрушение и выкрашивание пластификатора.

В некоторых случаях (например, при сварке полиметилметакрилата), когда интервал вязкотекучего состояния очень мал и велика вероятность деструкции, сварку выполняют прутками другого состава, например, прутками из пластифицированных прозрачных составов поливинилхлорида.

Для сварки нагретым газом выпускают прутки диаметром 2-6 мм, а также спаренные прутки в виде лент размером 2х3 мм. Следует стремиться выполнять шов меньшим числом прутков большего диаметра. Число проходов может быть уменьшено за счет применения профильных прутков с размерами, соответствующими размерам разделки. Перед сваркой прутки зачищают наждачной бумагой или циклевкой, что повышает прочность соединения.

Положение сварочного прутка и сопла горелки по отношению к поверхности шва существенно влияет на получение плотного и ровного шва с достаточной прочностью.

При угле наклона присадочного прутка больше 90° (рис.2.8, б) усилие давления на пруток раскладывается на две составляющие. Под действием горизонтального усилия пруток, уложенный в шов, удлиняется (при охлаждении может лопнуть). Так сваривают поливинилиденхлорид и полипропилен. При угле наклона меньше 90° (рис.2.8, в) пруток разогревается быстрее основного материала и на участке большей длины. Расход прутка увеличивается из-за его осадки при укладке в шов. При этом в шве возникают внутренние напряжения из-за продольного сжатия, и пруток изгибается с образованием на его поверхности волны. Прочность сцепления прутка с кромками уменьшается, и его можно легко отделить. Кроме того, при этом снижается скорость сварки. При сварке полиэтилена низкой плотности, пластифицированного поливинилхлорида и полиизобутилена пруток наклоняют под углом 45 –50°. Под прямым углом (рис.2.8, а) пруток держат при сварке непластифицированного поливинилхлорида, полиметилметакрилата, полиэтилена высокой плотности и др.

Перед сваркой пруток нагревают, отгибают под прямым углом и охлаждают на воздухе. Перед началом сварки пруток устанавливают на расстоянии 10-15 мм от начала шва (рис.2.8, г). При смене прутка отогнутую часть нового прутка укладывают на конец прерванного шва с перекрытием 10 мм (рис.2.8, д). Угол наклона продольной оси мундшт ука горелки к плоскости изделия вначале сварки должен быть 55-65°, а в процессе сварки уменьшается до 45О. Струя газа в течение большего времени должна быть направлена на основной материал, масса которого больше, чем масса присадочного материала. Манипулируя горелкой, сварщик направляет поток то на присадочный материал, то на основной.

Рис.2.8. Положение присадочного прутка и горелки при сварке

Давление на присадочный пруток выбирают в зависимости от диаметра и материала прутка, применяемого в качестве присадочного материала. Усилие прижима в процессе сварки должно оставаться постоянным и для предотвращения чрезмерного его удлинения должно быть небольшим и составлять 0,05d (в ньютонах), где d – диаметр прутка (в миллиметрах).

Скорость сварк и зависит от толщины и типа свариваемого материала, температуры нагрева присадочного и основного материалов и составляет 4-15 м/ч. Для увеличения производительности процесса целесообразно применять предварительный подогрев присадочного и основного материалов.

Порядок укладки прутков при сварке зависит от толщины материала и формы разделки кромок.

Материал толщиной 1-2 мм сваривают за один проход. При толщине более 2 мм сварку выполнить за один проход не удается. Швы накладывают последовательно, обращая особенное внимание на приварку первого валика в основании корня шва и применяя для этого пруток меньшего диаметра, чем при сварке последующих проходов.

На рис.2.9 показана последовательность заполнения разделки (укладки швов) при выполнении V- и Х-образных соединений. Для первого шва часто берут пруток диаметром 2-3 мм. Для последующих - больше 3 мм. Такая технология исключает появление трещин в швах при сварке изделий большой толщины и в узлах большой жесткости.

Рис.2.9. Последовательность укладки присадочного прутка при сварке