Режим сварки полимерных пленок с односторонним контактным нагревом

Материалы	Толщина, мкм	Температура инструмента, ºС	Давление, МПа	Выдержка, с
ПЭВД	30-40 60-90 150-200	130-140 140-160 160-180	0,05-0,06 0,05-0,06 0,05-0,06	2-3 2-3 2-3
ПЭНД	60-150	200-220	0,05-0,06	2-3
СЭП-10 (сополимер этилена с пропиленом)	60-150	200-220	0,06-0,08	2-3
ПП	60-150	230-240	до 0,1	2-3
ПА (полиамид)	60-150	185-200	0,06-0,08	5-6

Таблица 2

Режим сварки полимерных пленок с двусторонним контактным нагревом

Материал	Толщина, мкм	Температура инструмента, ºС	Давление, МПа	Выдержка, с
ПЭНД	150-600	160-170	0,08-0,09	2-3
СЭП-10	150-300	160-170	0,08-0,09	2-3
ПП	150-300	180-200	0,09	2-3
ПА	130-200	210-220	0,04-0,05	10-15
Фторопласт-4	100-200	390-400	0,02-0,05	120-150

Порядок выполнения работы

Для определения оптимальных режимов сварки проплавлением пленочного материала необходимо выполнить сварку образцов, последовательно меняя один из параметров режима: температуру нагревателей, время сварки (продолжительность выдержки материала при температуре сварки).

Для сварки подготовить образцы из полиэтиленовой пленки с размерами 100х160 мм. Образцы складываются попарно и провариваются согласно рис.3.

Рис. 3. Свариваемые образцы

Перед сваркой поверхности пленки, подлежащие соединению, необходимо очистить от пыли и обезжирить с помощью тканевого тампона, смоченного в бензине или ацетоне.

Сварку произвести с помощью устройства прессового типа, снабженного нагревателем с регулятором температуры.

Величину сварочного давления в процессе экспериментов поддерживать постоянной и равной 0,05 МПа (0,5кГс/см²).

Выполнить последовательно сварные швы на образцах при температуре нагревателя 150, 180, 210, 240 ºС с продолжительностью времени сварки 1,2,3,4 сек.

Определение прочности сваренных пленочных образцов на расслаивание и на сдвиг произвести на полосках прямоугольной формы, вырезанных из сваренных образцов. Для каждого вида испытаний вырезать по 4-5 образцов шириной 10 мм согласно схемы раскроя, приведенной на рис.3.

Испытания производить на разрывной машине WPМ со скоростью перемещения подвижного зажима равной 100 мм/мин.

Прочность на расслаивание и сдвиг вычислить из соотношений:

      и   ,

где Р – разрушающее усилие, Н; b – ширина образца, см.

Результаты испытаний внести в табл. 3.

Таблица 3

Режим сварки		Прочность, МПа
Температура, ºС	Продолжительность, с	При расслаивании	При сдвиге

 

Контрольные вопросы

1. Назовите основные параметры режима процессов сварки полимерных пленок нагретым инструментом

2. Опишите физическую сущность образования сварного соединения при сварке нагретым инструментом.

3. Укажите различие в физических свойствах термопластичных и термореактивных полимеров, приведите примеры.

4.Какие дефекты сварных соединений характерны для сварки пленочных материалов нагретым инструментом.

5. Назовите основные преимущества и недостатки сварки нагретым инструментом.

6. Перечислите и опишите схемы сварки пленочных материалов нагретым инструментом

 

Лабораторная работа 2.
Контактно-тепловая сварка полимерных труб

 

Цель работы

Изучить сущность процесса, методику нахождения оптимальных режимов и контроль качества сварных соединений при контактно-тепловой сварке полимерных трубопроводов

 

Оборудование и материалы

1. Сварочная установка УСПДТ-110

2. Устройство для муфтовой сварки

3. Разрывная машина РП-100

4. Инструменты для подготовки образцов (ножовка, напильник, штангенциркуль, линейка)

5. Полиэтиленовые трубные заготовки и муфты

6. Растворители для обезжиривания (бензин, ацетон)

 

Содержание и форма отчета

1. Название и цель работы

2. Описать ход выполнения работы

3. Привести данные, полученные в ходе выполнения работы, схему выполнения работ (экспериментов)

4.  Сделать выводы по работе

 

Общие положения

Основным типом сварного соединения труб является стыковое. Трубы малого диаметра и при толщине стенки менее 4 мм во избежание потери формы сваривают с помощью муфт или в раструб.

Сборку, механическую обработку торцов и их сварку выполняют с помощью специальных устройств. В начале концы труб центрируют по наружной поверхности таким образом, чтобы смещение кромок не превышало 10% номинальной толщины стенки свариваемых труб. Вылет концов труб из зажимов сварочных устройств должен составлять 15-30 мм. Толщина слоя, снимаемого перед сваркой механическим путем, должна быть не менее 0,5 мм, при этом косина реза не должна допускать зазор при сведении кромок более 0,5 мм.

В целом технологический цикл сварки (рис. 4) включает последовательное выполнение следующих операций:

- установку и зажатие концов свариваемых труб в сварочном устройстве;

- механическую обработку свариваемых поверхностей для обеспечения их параллельности;

- нагрев свариваемых поверхностей, включающий два этапа:

а) оплавление кромок, при котором детали прижимают к нагревателю с усилием сварки для обеспечения контакта;

б) прогрев, когда давление снижается практически до нуля и детали выдерживают в течение времени, зависящего от толщины стенки;

- удаление нагревателя из зоны сварки и сведение торцов труб;

- плавное увеличение усилия сварки до значений, обеспечивающих оптимальное давление в зоне сварки;

- выдержка под давлением до полного охлаждения.

Основными параметрами стыковой контактно-тепловой сварки оплавлением являются: температура нагрева инструмента, время оплавления поверхностей, давление прижима при оплавлении, давление сварки и пауза между оплавлением и сжатием деталей.

Температура нагрева инструмента зависит от марки свариваемого материала, то есть от температуры его плавления. Как и при сварке проплавлением, ориентировочно температуру инструмента выбирают как:

Т _н = Т _пл + (50…100) ºС.

Время оплавления торцев зависит, в основном, от теплопроводности материала, и определяется по таблицам, составленным на основе теоретических расчетов и экспериментальных данных.

Давление прижима деталей к нагревателю и давление в процессе осадки различны. Чрезмерное давление прижима приводит к быстрому выдавливанию расплава из зоны нагрева и в результате недостаточной глубине прогрева торцев детали.

Ориентировочные параметры режима сварки оплавлением для некоторых материалов и типоразмеров труб из них приведены в табл. 4 и 5.

Таблица 4