Учебники по популярным профессиям
на asv0825.ru

>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебное пособие

Сварка пластмасс

       

Технология ультразвуковой сварки жестких термопластов

Сварка полистирола, сополимеров стирола, полиметилметакрилата, винипласта, капролона, поликарбоната и других полимеров, имеющих высокий модуль упругости и низкий коэффициент затухания, широко применяется при изготовлении различных объемных деталей и конструкций – от контейнеров и сосудов до товаров народного потребления. В этом случае УЗС позволяет значительно снизить трудоемкость процесса, увеличить производительность труда, повысить культуру производства и освободиться от применения токсичных клеев.

В зависимости от формы изделия и материала может применяться контактная и передаточная сварка или комбинация этих способов. В процессе сварки следует стремиться к концентрации энергии УЗ колебаний непосредственно на стыкуемых поверхностях.

Уменьшение площади контакта деталей значительно повышает статические и динамические напряжения на стыках, что ведет к понижению температуры перехода полимера в вязкотекучее состояние и способствует сокращению продолжительности сварки.

При большом разнообразии рекомендуемых форм и разделок деталей под УЗС в зависимости от конкретных изделий и материалов наиболее распространенной является V – образная разделка кромок, которая проста в изготовлении и дает хорошие показатели прочности сварных соединений.

Увеличение динамических напряжений в выступе при пропускании УЗ колебаний обуславливает его быстрый нагрев. Расплавляясь, материал выступа растекается между свариваемыми кромками, что вызывает интенсивный разогрев и оплавление материала деталей. Чем ниже вязкость расплава, тем быстрее растекается материал выступа между свариваемыми кромками и тем быстрее заполняет зазоры.

Вид разделки стыкуемых кромок (рис.7.13) зависит от требований к готовой продукции и теплофизических характеристик свариваемого материала.

Рис.7.13. Конструкции кромок стыкуемых деталей при сварке жестких пластмасс (а = 0,1 мм)

Требования к готовой продукции определяются её назначением. Их можно разбить на три основные группы: прочность, герметичность, внешний вид.

Разделка кромок, представленная на рис.7.13, а, обеспечивает значительное по- вышение прочности и герметичности сварного шва. Конечно, такая разделка требует точной подгонки углубления в одной из стыкуемых деталей к выступу на другой, что вызывает определенные производственные трудности. Конструкция разделки кромок, представленная на рис.7.13, б, не требует такой тщательной подгонки.

При сварке изделий, к которым предъявляются повышенные эстетические требования, можно использовать разделку стыков, приведенную на рис.7.13, в. Разделки стыкуемых кромок, применяемые при сварке емкостей или контейнеров, изображены на рис.7.13, г.

При использовании разделок, показанных на рис.7,13, а, б, происходит образование видимого валика за счет выдавливания расплавленной пластмассы. Применение разделок, приведенных на рис.7.13, в, г, исключает видимый валик или делает его малозаметным. Прочность сварных соединений достигается уве- личением площади шва, герметичность – конструированием шва в виде ломаной линии, эстетичность – принудительным выдавливанием грата на невидимую сторону шва. Между сопрягаемыми по вертикали деталями необходимо предусматривать зазор, примерно равный 0,1 мм.

Часто возникает необходимость жесткой посадки одной детали в другую (рис.7.14). Эту операцию можно успешно выполнить при помощи УЗС. Для этого на ввариваемой детали делаются выступы (буртики) (рис.7.14, а), которые играют роль концентраторов напряжений и присадочного материала. Оптимальные размеры буртика приведены на том же рисунке. Если свариваемая деталь имеет большую высоту, необходимо предусмотреть несколько буртиков.

Рис.7.14. Технологическая подготовка кромок в случаях ультразвукового прессования (а), сварки в двух плоскостях (б), многоэлементной сварки (в); а = 0,01-0,25 мм; b = 0,25-1,25 мм; с = 0,25-1,25 мм

На рис.7.14, б и в представлены схемы подготовки кромок и сборки деталей при сварке в двух плоскостях и одновременной сварке нескольких слоев термопластичных материалов. В первом случае одновременно имеет место контактная и передаточная сварка выступов детали со стенками камеры. Во втором – площади контакта между отдельными слоями для равномерного распределения энергии имеют переменный размер.

Образование сварного соединения при сварке жестких пластмасс может происходить по двум схемам: «с преимущественным внедрением» и «с преимущественным оплавлением».

Малогабаритные детали несложной симметричной формы свариваются за один контакт волновода с изделием, причем волновод устанавливается перпендикулярно к свариваемым поверхностям по оси симметрии соединения (рис.7.15). Если деталь сложная и длина сварного шва значительная, то количество точек и место введения ультразвуковых колебаний определяются экспериментально. В зависимости от формы литого изделия для сварки могут быть использованы волноводы с плоской или фигурной рабочей поверхностью. В последнем случае рабочий торец волновода прилегает к поверхности свариваемой детали, копируя её форму.

Рис.7.15. Расположение волновода при сварке деталей несложной формы

В зависимости от формы изделия для фиксации деталей в процессе сварки применяются различные опоры. Использование опор-держателей преследует три цели: предотвратить смещение деталей; предотвратить смещение изделия относительно волновода; предотвратить контакт изделий с руками сварщикаоператора.

При использовании волноводов с большой излучающей поверхностью (ножевых, контурных и т.д.) обязательным условием получения сварного соединения высокого качества является строгая параллельность рабочего торца волновода и поверхности свариваемого изделия.

Оптимальный режим сварки: время сварки 1-2 с; амплитуда смещения рабочего торца волновода 25-30 мкм; статическое усилие прижима 50-100 Н.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru