Сварка пластмасс и склеивание материалов

Сварка током высокой частоты (ТВЧ), производится за счет разогрева материала в результате поглощения им энергии электрического поля.

Сварка ТВЧ обеспечивает быстрый и локальный нагрев соединяемых поверхностей без проплавления всего объема материала и поэтому может быть использована для соединения материалов с узким температурным интервалом вязкотекучего состояния, с высокой степенью ориентации и высокой вязкостью расплава.

При сварке ТВЧ материал находится между металлическими электродами, что с подключением этой системы к источнику высокочастотной электроэнергии образует конденсатор. Под действием электрического поля материал-диэлектрик поляризуется. В случае переменного электрического поля в диэлектрике образуется переменная поляризация, сопровождающаяся смещением заряженных частиц, входящих в атомы и молекулы. Большинство реальных диэлектриков, помещенных в переменное поле, имеют некоторую проводимость.

Предпосылкой для нагрева полимера в высокочастотном электрическом поле является наличие в его молекулах звеньев, имеющих дипольное строение и способных поляризоваться при наложении внешнего поля. При внесении полимера в переменное электрическое поле микродиполи будут ориентироваться в направлении электрического поля, то есть положительные заряды потянутся к отрицательно заряженной пластине конденсатора, отрицательно заряженные - к положительной пластине. При смене знака заряда на обкладках конденсатора будет меняться ориентация участков молекул. Препятствовать смене ориентации будут соседние звенья той же молекулы и соседние молекулы. Энергия, затрачиваемая на преодоление этих препятствий, будет превращаться в тепловую. При нагреве вязкость полимера уменьшается и условия ориентации улучшаются.

При малой частоте изменения электрического поля диполи диэлектрика ориентируются без запаздывания, а с возрастанием частоты поля увеличивается скорость поворота диполей, и растет трение частиц. При очень большой частоте частицы не успевают совершить полную ориентацию и поляризация ослабевает.

Сварка пластмасс связана с нагревом в месте контакта. В ряде новых способов, помимо теплового воздействия, на образование сварного соединения влияют и другие процессы.

Существуют различные способы сварки пластмасс. При производстве защитной футеровки химического оборудования в основном применяют экструзионную сварку, сварку нагретым газом с присадочным прутком и термоконтактную сварку. Выбор способа диктуется наличием оборудования, размерами и геометрической формой свариваемых деталей, физико-химическими свойствами и толщиной материала. Наиболее хорошо поддаются сварке термопласты, имеющие вязкость расплава Г1р = 10 -г-10 Па с и с широким температурным интервалом вязкотекучего состояния (около 50 °С). 

На выбор способа и метода сварки могут влиять следующие факторы:

1. род материала;

2. химический состав материала и сплавов, их теплофизических свойств, определяющих технологическую свариваемость, толщина;

3. назначение материала с точки зрения характера воспринимаемых нагрузок и условий эксплуатации;

4. конструкция изделия с учётом её сложности, массы, габаритов, типов соединений, положение швов в пространстве, их протяжённость.

5. вид термической обработки;

6. производительность способа сварки;

7. программа выпуска и тип производства;

8. экономическая эффективность способа сварки.

Сварке подвергаются только так называемые термопластичные пластмассы (термопласты), которые при нагревании становятся пластичными, а после охлаждения принимают первоначальные вид  и свойства. Кроме них, существуют термореактивные пластмассы,  которые изменяют свои свойства при нагреве. Нагревать пластмассы при сварке следует не выше  температуры их разложения,  т. е. в пределах 140—240 °С.

Пластмассы можно сваривать различными способами: нагретым газом; контактной теплотой от нагревательных элементов; трением; ультразвуком. Рассмотрим способ  сварки нагретым газом.

Основные условия для получения качественного соединения пластмасс при сварке следующие.

1. Диаметр присадочного прутка не должен превышать 4 мм для достаточно быстрого его нагрева и обеспечения необходимой производительности сварки.

2. Сварку следует вести по возможности быстро во избежание термического разложения материала.

При сварке некоторых термопластов на этапе взаимодействия активированных поверхностей возможно осуществление химических реакций на границе раздела. Сварка термопластов в вязкотекучем состоянии (плавлением) имеет значительные преимущества в сравнении с диффузионной и более предпочтительна, особенно при изготовлении ответственных конструкций.

Сварка током высокой частоты, производится за счет разогрева материала в результате поглощения им энергии электрического поля. Сварка током высокой частоты обеспечивает быстрый и локальный нагрев соединяемых поверхностей без проплавления всего объема материала и поэтому может быть использована для соединения материалов с узким температурным интервалом вязкотекучего состояния, с высокой степенью ориентации и высокой вязкостью расплава.

Технологически различают три метода сварки током высокой частоты пластмасс: прессовый, шовный и точечный. Выбор того или иного метода сварки во многом зависит от конструктивных особенностей изделий.

Существуют различные способы сварки пластмасс. При производстве защитной футеровки химического оборудования в основном применяют экструзионную сварку, сварку нагретым газом с присадочным прутком и термоконтактную сварку. Выбор способа диктуется наличием оборудования, размерами и геометрической формой свариваемых деталей, физико-химическими свойствами и толщиной материала. Наиболее хорошо поддаются сварке термопласты, имеющие вязкость расплава Г1р = 10 -г-10 Па с и с широким температурным интервалом вязкотекучего состояния (около 50 °С).