Сварка с помощью растворителей

К сварке растворителями относится такой вид диффузионно-реологической сварки, при которой изменение внутренней энергии, необходимой для увеличения подвижности макромолекул полимера, достигается при временном присутствии растворителя на соединяемых поверхностях.

Сварка растворителем заключается в смачивании соединяемых поверхностей материалом, содержащим растворитель, в последующем приведении их в контакт и выдержке под давлением до момента затвердевания шва. Кроме чистого растворителя, в качестве присадочного материала используют лаковые композиции – растворы полимера в растворителе и полимеризующиеся композиции – растворы полимера в мономере.

Сваркой растворителем изготавливают те же основные формы соединений, что и при тепловой сварке. Разделку кромок заполняют присадочной композицией. К достоинствам данного типа сварки полимеров можно отнести: низкий уровень или отсутствие затрат на тепловую энергию; возможность локализации воздействия на свариваемый материал только в зоне соединяемых поверхностей; возможность соединения трудносвариваемых тепловыми методами термопластов (ПВХ, полиамидов и др.) и полуфабрикатов из них типа тканей; возможность соединения органических стекол с получением оптически прозрачных швов; пригодность к применению и в мелкосерийном производстве, и в массовом производствах; возможность соединения некоторых типов разнородных термопластов.

Ограничивают применение сварки растворителями плохая растворимость ряда термопластов, в некоторых случаях большая длительность затвердевания материала в зоне шва. Для ускорения процесса сварки применяют дополнительное нагревание, а в ряде случаев растворяющая способность выбранного присадочного материала по отношению к пластмассе проявляется только при нагревании.

5.12. Сварка полимерных материалов с металлами

Изготовление деталей из разнородных материалов приводит к необходимости соединения пластмасс с металлами. Вклеивание металлических деталей в пластмассу малопроизводительно, кроме того, использование предварительного сверления или фрезерования в данном случае сопряжено с деформацией и растрескиванием пластмассы.

Сварку термопластичных полимерных материалов с металлами рекомендуется применять для крепления металлической арматуры в различных емкостях; фиксации крепежных элементов и контактов; соединения трубопроводов.

Соединять полимерные материалы с металлами можно путем нагрева приведенных в контакт соединяемых поверхностей. Прочность получаемых соединений зависит от температуры процесса и достигает максимальных значений при температурах близких к температурам деструкции соответствующих термопластов. Проведение процесса сварки при повышенных температурах необходимо для снижения вязкости расплава полимера и лучшего заполнения микронеровностей поверхности металла. Кроме того, при высоких температурах между полимером и металлом могут возникать химические связи.

В зависимости от магнитных свойств сплавов, диэлектрических свойств полимеров и конфигурации соединяемых деталей, сварку можно проводить, используя контактный или индукционный нагрев.

Для запрессовки металлических деталей в пластмассовый массив можно использовать ультразвук (рис.62, а). При этом предварительно в термопласте сверлят направляющее отверстие, в которое также отходит вытесняемый объем пластмассы для устранения наплывов и заусенцев на поверхности изделия. Размер отверстия должен быть несколько меньше размера металлической детали. После приложения статического давления включается ультразвук, вследствие чего в контакте металлической и пластмассовой деталей выделяется теплота. По мере размягчения термопласта происходит погружение металлической детали и вытеснение пластифицированного материала в полость между стенками деталей. После выключения ультразвука расплавленная масса затвердевает и благодаря усадке, возникающей в процессе охлаждения, металлическая деталь прочно закрепляется в ней. Для предотвращения смещения металлической детали и точного внедрения ее в пластмассу на поверхности нижней части детали выполняют рельеф, например, в виде продольных или поперечных канавок.

При заклепочном соединении металлических деталей с пластмассовыми, в первой детали (металлической) делают отверстие, а на второй (пластмассовой) - стержень заклепки. Металлическую деталь надевают на стержень, а в выступающую часть стержня вводят ультразвуковые колебания. В результате стержень заклепки размягчается и деформируется волноводом. Придавая рабочему торцу волновода различную форму можно получить герметичное замковое соединение с замыкающей головкой различной конфигурации (рис.62, б).

Ультразвук может быть использован для нарезания резьбы в пластмассах (рис.62, в). Для этой цели в пластмассовой детали сверлят отверстие диаметром меньшим наружного диаметра резьбы. Это отверстие служит для первоначальной фиксации винта и в качестве направляющей для его дальнейшего передвижения. Под действием ультразвуковых колебаний, приложенных к головке винта, полимер разогревается до вязкотекучего состояния. По мере продвижения винта в полимер расплавленная масса обволакивает резьбу, приобретая после затвердевания форму резьбы. Изготовленная таким образом резьба допускает многократное вывинчивание металлических винтов.

Ультразвуком можно соединять металлы посредством промежуточных полимерных слоев (например, металлопласты).