Сварка пластмас – створення цілого з складових частин

Пластмаси є переважно синтетичного походження, які володіють високими пластичними властивостями на початковій стадії виробництва, а застигаючи, знаходять механічну міцність і жорсткість. Полімери різного типу використовуються практично у всіх сферах виробництва, науки і життєдіяльності людини. Для створення складних конструктивних елементів, а також для ремонту деталей з полімерів застосовується зварювання пластмас.

Суть процесу та його основні різновиди

Сам процес являє собою створення незруйновного шару між двома частинами полімеру, який за міцністю не поступатиметься основного матеріалу. Існує два основних види з’єднання молекул полімеру між собою:

  • зварювання в в’язко-текучому стані;
  • хімічну взаємодію.

У першому випадку процес відбувається без впровадження додаткових реагентів на стадії, коли між молекулами зв’язок найбільш ослаблена. Залежно від типу з’єднуються полімерів, полярності і міцності зв’язків, розрізняють підсумковий результат.

Всі пластмаси можуть бути розділені на три основні категорії за типом взаємодії між собою – НЕ зварюються, обмежено або повністю зварюються.

За ідеальних умов необхідна невелика температура (близько +50 градусів Цельсія) і максимальні взаємні дифузійні якості обох матеріалів (здатність проникати один в одного на молекулярному рівні). Підсумковий зварений шов може досягати значення до 100% міцності в порівнянні з основними матеріалами.

Другий спосіб застосовується для матеріалів, які неможливо поєднати дифузійним методом (реактопласти в твердій фазі, поліаміди). В основі методу лежить створення міцних хімічних зв’язків між молекулами з додаванням певних присадок, які за хімічними властивостями або за структурою будуть близькими до зварювальних матеріалів.

Найбільш поширені способи

Основне завдання будь-якого способу зварювання полімерів – домогтися нерозривного з’єднання між матеріалами шляхом плавного переходу однієї речовини в іншу за допомогою присадки або без неї.

Існує величезна кількість різновидів зварювання синтетичних полімерів незалежно від основного методу (хімія або дифузія). Найбільшого поширення набули два способи:

  • зварювання за допомогою ультразвуку;
  • холодний спосіб.

Незважаючи на однакові прагнення до підсумкового результату, суть процесів принципово відрізняється. Щоб зрозуміти основні принципи та особливості технології, варто розглянути кожен з варіантів більш докладно.

З’єднання за допомогою ультразвуку

Ультразвукове зварювання пластмас – досить новий метод з’єднання різних полімерів між собою. Принцип дії заснований на взаємодії молекул матеріалу з ультразвуковими коливаннями. У більшості випадків цей метод є єдиним способом з’єднання різні не зварюються пластмас.

Процес відбувається за такою технологією:

  • дві частини вироби укладаються в спеціальне гніздо, до якого прилягає хвилевід;
  • генератор хвиль виробляє коливання в діапазоні від 20 до 50 кГц, які потім за допомогою спеціальної установки стають механічними коливаннями і передаються на хвилевід;
  • спеціальна пневматична установка притискає хвилевід до частин, що зварюються компонентів і виробляє вплив на них;
  • під дією змішаного виду хвилі відбувається ослаблення молекулярних зв’язків між полімерами і відбувається взаємна дифузія;
  • після з’єднання полімерів, ультразвукова хвиля перестає вироблятися генератором, а деталі ще деякий час лежать в зоні зварювання, зміцнюючи новостворені молекулярні зв’язки.

Коли пройде невеликий проміжок часу отриману деталь можна виймати з апарату і використовувати. У переважній більшості випадків з’єднання деталей відбувається внахлест двома способами – по всьому периметру і точково.

Існує цілий ряд переваг такого способу. В першу чергу варто назвати екологічність самого процесу – відсутність додаткових хімічних реагентів і присадок, а також нагрівання матеріалів. Під час всієї процедури не виділяються шкідливі гази або канцерогени.

По-друге, цей спосіб надійний і має високий рівень якості, виражений в досягненні нерозривного з’єднання з високими показниками міцності. Можна домогтися високого ступеня герметичності без порушення зовнішнього вигляду (зварного шва як такого не існує).

По-третє, метод ультразвуку універсальний і дозволяє проводити зварку полімерів, різних за своєю структурою. По-четверте, цей спосіб найбільш підходящий для автоматизованих процесів і успішно реалізується на багатьох заводах в складальних цехах.

За допомогою цього методу успішно і надійно з’єднують між собою полікарбонат, матеріали на основі ПВХ, полістирол, поліамід і їм подібні речовини.

Спосіб холодного зварювання

Холодне зварювання для пластмаси – це процес, трохи що не укладається в загальний концепт поняття зварювальних робіт. За великим рахунком – це клей на основі хімічно активних компонентів, який частково руйнує структуру деталей, що з’єднуються між собою, додатково склеюючи їх за допомогою присадок. Сам термін «холодна» символізує відсутність термічного нагріву між сполучаються компонентами і їх фізичного плавлення.

Розрізняють два основних види холодної зварювання:

  • двокомпонентні полімерні клеї;
  • спеціальний стрижень з активною речовиною.

У першому випадку необхідно змішати в певних пропорціях, які вказані виробником, обидва компонента і нанести однорідну масу на поверхні, що склеюються. В якості основного компонента використовують найчастіше епоксидну смолу, а друга складова – затверджувач.

Ступінь полімеризації складу залежить від хімічних характеристик і типу активних компонентів. Приблизно через добу склеюються поверхні знаходять максимальну міцність.

У другому випадку, «сварка» виглядає у вигляді стрижня з оболонкою і внутрішнім активною речовиною. Для отримання необхідної реакції компоненти змішують. Спочатку відрізається необхідний шматок стрижня, а потім протягом декількох хвилин він активно розминається вручну до отримання однорідної пластичної маси, яка і служить сполучною речовиною.

Фахівці рекомендують для з’єднань встик або внахлест використовувати клей, а для герметизації або забивання отворів – мастику.

Незалежно від використовуваного типу холодної зварювання, необхідно дотримуватися основних заходів безпеки і технологію:

  • обов’язково знежирити сполучаються поверхні;
  • працювати з використанням засобів особистого захисту (рукавички, окуляри, респіратори) в приміщеннях з високим рівнем провітрювання або вентиляції;
  • строго дотримуватися інструкції виробника щодо дозування компонентів клею або часу розминання стрижня.

Головна перевага такого способу з’єднання полімерів – відносна простота і можливість зробити все в домашніх умовах без застосування спеціального обладнання. До недоліків варто віднести досить слабка опірність отриманого з’єднання до вібрацій і ударів, а також повна відсутність привабливого зовнішнього вигляду.

короткі підсумки

Сварка полімерів – необхідний процес, який застосовується як в умовах виробництва, так і вдома. Якщо метод за допомогою ультразвуку більше відноситься до масштабних промисловим галузям, то за допомогою холодного зварювання можна поєднати різні полімери між собою або з іншими матеріалами (метал, кераміка) в домашніх умовах без використання складного обладнання.

Ссылка на основную публикацию