Особенности сварки пластиковых изделий

Применение экструдера

Экструдер — это устройство для подачи в область сваривания присадочного материала. Его использование существенно упрощает процесс сварки.

Ручной экструдер для пластика выглядит как пистолет, совмещенный с тепловым феном. Через него непрерывно подается присадочный стержень, окутываемый потоком раскаленного воздуха.

Экструдеры делятся на 2 типа — бесконтактные и контактные. В первом случае мундштук не погружается в сварной шов, а прижимным роликом.

Во втором случае сопло аппарата проходит непосредственно внутри сварного шва, и этим осуществляется необходимое давление. Экструзионный способ сваривания пластика — самый простой, быстрый и надежный среди всех видов ручной сварки, он уступает только автоматическому и полуавтоматическому методам.

Разновидности оборудования

Аналогичное оборудование заказывают в интернете или приобретают в специальных магазинах. Все приспособления разделяются на такие группы:

1. Ручная аппаратура, работающая на основе горячего воздуха.
2. Сварочные экструдеры.
3. Машины для сварки листового материала.
4. Автоматические сварочные машины.

Среди такого изобилия сварочных аппаратов для соединения деталей из пластика покупателю трудно выбрать нужный агрегат, поэтому далее мы подробно опишем каждого представителя указанных выше групп.

Ручной фен

Различие среди модельного ряда только в мощности и эргономике, а суть агрегата всегда одна: нагревание припоя и кромки деталей до температуры частичного расплавления и последующее формирование прочного соединения.

На вопрос пользователей — как правильно сварить пластик, есть простой ответ: квадратный пруток укладывается в зазор между деталями, затем разогревают его и кромки строительным феном.

Это изделие по конфигурации напоминает аналогичный бытовой прибор для сушки волос, только мощность и температура намного больше. Пластик кромок деталей и прутка под воздействием горячего воздуха, расплавляется, получается однородная консистенция, которая после остывания представляет собой единое целое.

Регулировка температуры используется автоматическая или ручная, поэтому оборудование подходит как новичкам, так и профессионалам. Насадки продаются разные, что зависит от соединений: внахлест или встык. Диаметр и форма сопла пользователи подбирают в соответствии с опытом проведения подобных работ, а новички сверяются с инструкцией.

Бытовые фены стоят недорого, поэтому их используют для несложного ремонта, а промышленные фены применяют как инструмент при сварке труб и полимерных тканей.

Экструдер

пруток нагревается до полужидкого состояния и выдавливается на место стыковки деталей, где быстро застывает, образуя идентичное и прочное соединение.

За один проход соединяются толстые детали, а производительность намного больше чем у фена. Единственным недостатком считается невозможность соединения деталей из разнородного пластика, имеющего различную температуры плавления. Перед соединением кромки тщательно обрабатываются, удаляются загрязнения и жирные пятна, которые могут повлиять на качество и прочность будущего соединения.

При помощи такого агрегата можно производить армировку при сваривании пластмассы, чтобы укрепить шовное соединение или восстановить усиленную конструкцию.

М. А. Ильясов, образование: автотехник, диагностика автотранспорта, специальность: слесарь 6 разряда, опыт работы с 1998 года: Экструдерами часто пользуются механики СТО для ремонта пластиковых бамперов и аналогичных деталей».

Агрегат контактной сварки

Это оборудование основано на контактных видах сварочных технологий, где применяется воздействие кратковременных тепловых импульсов совместимых с механическим давлением. Такая техника используется на производственных предприятиях, специализирующихся на выпуске продукции из сваренных пластиковых листов. Поэтому их часто называют агрегатами для сварки листовых полимеров.

Сварочные аппараты для пластика

Такое оборудование применяется для герметичных соединений, когда требуется сварить сложные технологические узлы из полимеров. Аналогичные сварочные агрегаты используется только на крупных предприятиях, т. к. стоимость их приобретения и обслуживания довольно высокая.

Применяемые способы сварки термопластов

Процесс сваривания термопласта может быть выполнен: термопистолетом или феном, с помощью экструдера или контактным способом сварки. Особенность данного процесса в том, что материал нагревается до вязко-текучего состояния, при этом используется небольшое давление.

Присадочный стержень выбирается, согласно химическому составу, подходящему к основному свариваемому пластику

Важно помнить, что присадочные прутки для пластика становятся хрупкими при температуре менее +15 оС. Прутки могут быть разной формы среза: круглые, треугольные

Примерная стоимость сварочных прутков на Яндекс.маркет

Использование фена или термопистолета

Ручной аппарат подачи горячего воздуха популярен, благодаря своей удобности использования в разных условиях, в том числе и бытовых. В данную группу входят строительные фены, так называемые термопистолеты с возможностью нагрева воздуха до высоких температур. Применяют данную технологию сварки для материалов с толщиной от 1 мм до 10 мм. Если дополнительно используют сварочный пруток, то его также нагревают нагретым воздухом. Сварочные пистолеты иногда используют вместе с паяльником.

Выделяют два способа сварки с помощью устройств подачи горячего воздуха:

1. Сварка с использованием присадочного материала (встык).
2. Сварка термопластов внахлест, без сварочных прутков.

Сварочный фен имеет специальные насадки:

• фиксирующие, для зажима сварочных изделий перед сваркой;
• щелевые, для кровельных материалов;
• формировочные, для сварки пластмассы большого размера.

Благодаря насадкам, фен можно использовать для разного вида конструкций по сравнению с термопистолетом. Термопистолет чаще служит для сварки термопластичных пластмасс внахлест, а с помощью фена соединение материалов осуществляется встык с добавлением присадочного стержня в область сварочного шва.

Примерная стоимость строительных фенов на Яндекс.маркет

Особенности работы с феном или термопистолетом:

1. Диаметр присадочного материала не должен быть более 4 мм, чтобы нагреться за короткий промежуток времени.
2. Процесс сваривания необходимо выполнять достаточно быстро, чтобы избежать разложения материала.
3. Строгое выдерживание температурного режима, согласно виду термопласта. На качество работы влияет как перегрев, так и недогрев.

Оборудование:

• термопистолет или строительный фен;
• присадочный материал;
• респиратор и перчатки.

Сварка пластика с помощью экструдера

Использование экструдера для сварки пластика считается наиболее удобным и экономным. Экструдер подает в сварочный шов уже расплавленную (размягченную) массу, которая придавливается направляющим соплом. Данное устройство используют для соединения изделий с большой толщиной.

Преимущества работы с экструдером:

• меньший расход энергии;
• улучшенный способ теплопередачи;
• не нужно использоваться прижимающие приспособления;
• полный контроль над качеством сварочного шва.

Сварка экструдером начинается с подготовки изделия (очистки), далее происходит плотная стыковка участков сварки (можно выполнить это вручную). Процесс сваривания можно производить в умеренно быстром темпе, обязательно установить температурный режим для термопластичного вида пластика. После завершения работы деталь должна находиться в неподвижном состоянии до своего полного остывания.

Оборудование:

• экструдер;
• присадочный материал для пластмассы;
• защитные элементы (респиратор, перчатки).

Примерная стоимость экструдера на Яндекс.маркет

Применение контактной сварки

Принцип работы контактной сварки заключается в том, что зона соединения нагревается до вязкого состояния полимера с помощью нагревающего устройства, передающего тепло напрямую во время контакта с поверхностью.

Существуют три способа контактной сварки:

1. Проплавление материалов – устройство соприкасается с внешней поверхностью, и таким образом тепло подается в область соединения через толщину поверхности. Подходит для полимерных листов маленькой толщины или пленок.
2. Оплавление полимеров – используют для труб, трубопроводов.
3. Термоимпульсная сварка выполняется посредством нагревательных элементов, через которые проходят короткие, но сильные импульсы тока. Продолжительность импульса от 0,1 до 1 секунды, в паузах между импульсами область сварочного шва соединяется под давлением.

Импульсная контактная сварка показывает достаточно высокие показатели соединений (90%-100% прочности).

Оборудование:

• стационарные машины для контактной сварки;
• настольные машины;
• ручные или подвесные клещи;
• модульная аппаратура.

Как происходит нагрев?

Температурная сварка технологически проста, а потому её охотно применяют и при промышленном, и при кустарном производстве. В зависимости от конкретных задач и используемого оборудования нагрев пластиковых деталей происходит следующими способами:

• горячей газовой струёй;
• добавлением на края соединяемых деталей расплавленной присадки;
• соединение деталей выполняет раскаленный сварочный инструмент;
• использованием лазерного, инфракрасного или светового пучка;
• использованием ультразвукового пучка;
• применением трения;
• применением высокочастотных электрических импульсов.

При проведении сварочных работ следует обязательно учитывать характер поведения полимера при воздействии на него высоких температур. По характеру поведения они подразделяются на…

• Термопласты, которые при переходе в полурасплавленное состояние не меняют свои химические свойства. Температурная сварка для пластика термопласта может быть применена многократно, поскольку она не изменяет его химический состав и эксплуатационные свойства.
• Реактопласты от нагревания изменяют свои химические свойства, причём эти изменения являются необратимыми. Часто эти изменения связаны с процессом окисления, при котором полимер обугливается, но так и не переходит в полурасплавленное состояние. Поэтому для их соединения применяются технологии, не связанные с нагревом. Кроме того, чрезмерный нагрев может вызвать появление опасных для здоровья газов, как это, например, происходит с АБС-пластиками. При сильном нагреве ABS-полимера выделяется ядовитый акрилонитрил.

Методы сварки

Разработаны специальные методы сварки пластмассовых изделий. К ним относятся:

Горячая газовая сварка

Горячая газовая сварка, также известная как сварка горячим воздухом, представляет собой сварку с использованием тепла. Разработана тепловая пушка, которая производит струю горячего воздуха, который смягчает обе части соединяемых материалов из пластика. (Сварка ПВХ с акрилом является исключением из этого правила.)

Горячая газовая сварка воздуха представляет собой распространённый метод изготовления таких изделий, как химические цистерны, ёмкости для воды, теплообменники и водопроводная арматура.

При сварке тканей и плёнок не может использоваться присадочный пруток. Два листа пластмассы нагреваются с помощью горячего газа (или нагревательный элемент ), а затем соединяются. Этот быстрый процесс сварки может выполняться непрерывно.

Термосваривание

Термосваривание — процесс сварки одного термопластичного материала с другим аналогичным материалом с использованием тепла и давления. Термосваривание используется для многих применений, включая соединители, термоактивированные клеи и др. При термосваривании необходимо сделать тест на адгезию. Маркировка пластиковой детали и донора должны совпадать по составу минимум на 80%.

Экструзионная сварка

Экструзионная сварка используется для производства длинных сварных швов в одном проходе. Этот метод предпочтителен для соединения материала толщиной более 6 мм. Сварочный стержень всталяется в миниатюрные ручные пластиковые экструдеры и выдавливается из экструдера в местах соединения. Места соединений размягчаются струёй горячего воздуха.

Высокочастотная сварка

Некоторые пластмассы, такие как ПВХ, полиамиды (ПА) и ацетаты могут быть нагреты высокочастотными электромагнитными волнами. Высокочастотная сварка использует это свойство для размягчения пластмасс при их соединении. Нагревание локализовано, процесс сварки может быть непрерывным.

Радиочастотная сварка используется с 1940 — х годов. Этим методом сварки свариваются ПВХ, полиуретан, нейлон и др.

Индукционная сварка

Используется для сварки пластмасс, имеющих плохую электропроводность. При этом в место соединения вкладывается материал, имеющий высокую электропроводность — металлы или углеродные волокна. Сварочный аппарат содержит индукционную катушку, которая запитывается с высокочастотным электрическим током. Ток генерирует электромагнитное поле, которое действует на проводящие вкладки заготовки. В них проходит резистивный нагрев с помощью индуцированных токов, называемых вихревыми токами. Индукционная сварка широко используется в например авиационно — космической промышленности.

Ультразвуковая сварка

В ультразвуковой сварке используется высокая частота (15 кГц до 40 кГц) с низкой амплитудой колебаний для создания тепла путём создания трения между материалами, подлежащих соединению. Ультразвуковой сваркой можно сваривать практически все пластмассы.

Сварка трением

При сварке трением, две части свариваемого материала воздействуют механическими колебаниями на более низкой частоте (обычно 100-300 Гц) с более высокой амплитудой (от 1 до 2 мм), чем при ультразвуковой сварке. Трение создаёт высокую температуру, которая плавит контактные зоны между этими частями. В пластмассах формируются слои, которые переплетаются друг с другом. По завершении движения вибрации обе части остаются скреплёнными до сварного соединения. Движение трения может быть линейным или круговым.

См. также: Вращательная сварка

Лазерная сварка

При лазерной сварке две свариваемые части ставятся под давлением. В это время происходит движение лазерного луча вдоль соединительной линии. Луч проходит через первую часть и поглощается другой частью или непрозрачным покрытием, чтобы произошло выделение достаточного количество тепла для смягчения пластмасс и созданий сварного шва.

Для сварки используются полупроводниковые лазерные диоды с длинами волн в диапазоне от 808 нм до 980 нм. и уровнями мощности от 1 Вт до 100 Вт в зависимости от вида материалов, его толщины и желаемой скорости процесса.

Сварка растворением

Сварка проходит с использованием растворителя, который применяется для растворения полимера при комнатной температуре. Во время растворения пластмассы полимерные цепи свободно перемещаются в жидкости и смешиваются с другими растворенными цепями. Со временем цепи теряют подвижность. Формируется твердая масса перепутанных полимерных цепей, которые образует сварной шов.

Этот метод обычно используется для сварки пластиковых труб в бытовой сантехнике.

Технология выполнения

В производственных целях такие методы надежного соединения полимерных конструкций применяют в тех случаях, когда:

• соединяемые части, детали и заготовки состоят из однородного пластика или материалов с близкими значениями по прочности и молекулярному составу;
• не допускается присутствие чужеродных вкраплений или прослоек на основе клея;
• основным требованием к процессу соединения является механизация, автоматизация и высокая производительность.

Применение сварки пластика дуене рекоментся при разнородности материалов, потому что во время больших нагрузок возникает расслоение сварных швов.

Горячая газовая технология

Такой вид соединения применяется с использованием тепла, когда его носителем является газ: аргон, кислород или так далее, но самым экономичным признан воздух, потому что его составляющие не агрессивны к полимерам.

Термическая

Простейшими аппаратами признаны паяльники, работающие от сети с напряжением 220 В, для лучшего разогрева соединяемых поверхностей применяются специальные насадки. Охлаждение стыков, специально обработанных и зачищенных до начала плавления, происходит под давлением, чтобы шовное соединение было качественным.

Специальное оборудование для сварки листового пластика в больших объемах применяется в производственных целях. Пластиковые и металлопластиковые трубы, обеспечивающие домостроения водой и теплом, соединяются муфтовой сваркой. Для этих целей используется специальный паяльник, при помощи которого разогреваются законцовки труб и затем происходит их прочное сваривание под давлением. Инструкция по сварке пластиковых труб прилагается к каждому аналогичному агрегату.

Высокочастотная

Этот метод экономичен и применяется во многих сферах промышленности, сварка осуществляется между двумя электродами из металла, между которыми проходит ток высокой частоты 30—75 МГц. Соединяемые детали, например, кромки листов винипласта толщиной 0,5—2,0 мм нагреваются в высокочастотном электрическом поле до нужной температуры, а затем остывают под давлением.

Существуют два метода соединения: встык и внахлест, при втором варианте кромки соединяются со скосом в 45 градусов или без него, ширина шовного соединения 2—4 мм, а скорость сварки —3 м/мин.

Ультразвуковая

Это универсальная методика соединения полимеров, когда применяется локальный нагрев, который по температурным показателям близок к параметрам расплавления, исключает перегрев материала, что происходит иногда при использовании других методов. Используется частота от 17 до 45 кГц, а электрические колебания преобразуются в механические для рабочего инструмента, которые передаются материалу.

Фрикционная

При активном трении вырабатывается теплота, которая заставляет материалы частично расплавляться, а сильное сжатие до 1 МПа, помогает прочному соединению. Преимущество способа в быстром соединении, а недостаток — свариваются детали тел вращения, применяется только для жестких структур термопластика.

При помощи лазера

Аналогичная технология впервые была применена в 70-х годах прошлого столетия, но и сегодня она остается очень дорогой, поэтому не выдерживает конкуренции с другими видами прочного соединения пластика

Такие системы обработки пластмассы с успехом применяются: в автомобилестроении на автоматических линиях по сборке пластиковых деталей; в электронной промышленности, где требуется бережное и осторожное отношение к мелким деталям, например, платам блоков электронного управления

При производстве медицинского оборудования, где требуются особые условия стерильности, во время герметической упаковки продуктов питания на молокозаводах и мясокомбинатах. Лазерная сварка полимеров позволяет соединить деталь со сложной геометрической конструкцией, где другие методы бессильны.

С растворением

Один и простейших методов прочного соединения, основанный на растворении кромок пластиковых деталей и последующим их сильном сжатии до полного отвердевания. Для ускорения процесса иногда применяется несильное нагревание конструкций. Недостатки: токсичность растворителей, поэтому используется в исключительных случаях.

Наиболее популярны сегодня клеи:

• Алмаз,
• Mastix
• Poxipol.

Производитель выпускает разные составы в зависимости от задач — представлены средства не только для металла, но и для ремонта сантехники, автомобилей, работ по дереву, а также универсальные клеи.

Мы рекомендуем следующие варианты:

1. Клей mastix холодная сварка — доступное и простое в эксплуатации средство, незаменимо в ремонте и герметизации соединений. Не теряет своих свойств при высокой влажности, морозе. Использовать пластилин нужно в течение получаса, схватывается он за 45 минут в случае хорошей фиксации и температуры окружающей среды +20С. Спустя 2,5 часа шов можно подвергать обработке. Производитель рекомендует перед использованием подготовить поверхность, очистив и обработав ее наждачной бумагой. Пластилин легко отделять от бруска руками и наносить на обе поверхности, затем надежно зафиксировать их.
2. Клей Poxipol выпускается в Аргентине. Относится к суперпрочным клеям холодной сварки. Это двухкомпонентный состав пастообразной консистенции без растворителей. Хорошо заделывает пустоты. После замешивания реакция начинается уже спустя 10 минут. Состав застывает даже под водой, скрепляет «сложные» поверхности — бронзу, сталь, медь, керамическую плитку, гальванизированную сталь. Перед использованием поверхность все же требуется обезжирить, очистить и высушить. Это существенно улучшит схватывание и позволит получить очень прочный и надежный клеевой шов.
3. Клеи Алмаз производят из полимерной матрицы с добавлением дискретного наполнителя. Надежно скрепляет черные и цветные металлы, дерево, керамику, мрамор, стекло, гранит, бетон. Отличается высокой адгезией даже к замасленным и влажным поверхностям. Помогает устранять течи в радиаторах, резервуарах, трубах, бензобаках. Удобен в ремонте неудобных мест, максимально адаптирован для эксплуатации в домашних условиях.

Эпоксидный клей холодная сварка состав

В основе эпоксидные смолы, в которые добавляют частицы стали. Используют такой рецепт уже более десяти лет. Состав не боится щелочей и кислот, отличается пожаробезопасностью, низкой токсичностью, высокой теплостойкостью, долгим сроком хранения.

Выпускается клей в жидком виде или же в виде пластилина.

1. В первом случае средство представлено в двух тюбиках, содержимое которых (отвердитель и смола) смешивают в определенных пропорциях.
2. Во втором брусок разрезают поперек и мнут, пока не соединятся верхний и нижний слои.

Клеи герметики холодная сварка применяются для надежного и быстрого склеивания, ремонтных работ, герметизации различных соединений и швов, восстановления пластиковых изделий, например, отколовшихся кусочков от бамперов, фитингов, трубопроводов.

Справляется он со своими задачами при высокой влажности, низких температурах. Схватывается всего за 15 минут.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ

https://youtube.com/watch?v=kcZdWS0x1tk

Клей холодная сварка для металла свойства

Метод холодной сварки подразумевает скрепление металлических изделий без нагрева. Это удобно тогда, когда невыгодно финансово или физически сваривать детали из-за тех или иных причин, например, больших габаритов. Данным методом удается соединять цинк, кадмий, серебро, железо, свинец, алюминий.

Наиболее прост в быту метод склеивания. Современные клеи-шпаклевки для металла, в которые добавляют стальной порошок, отличаются устойчивостью к агрессивным средам, легко наносятся. Для повышения адгезии, прочности и теплостойкости производители добавляют различные присадки. Точные составы не рассекречиваются, у каждого производителя они свои.

Клей холодная сварка для металла

Поставляются средства в тюбиках (клей холодная сварка Poxipol) или же в брусках, похожих на пластилин (клей холодная сварка Алмаз). Тюбики удобны тем, что не придется пачкать руки, а пластилин тем, что можно отделить кусочек любого размера и расходовать по мере необходимости.

Суть метода состоит в нанесении на поверхность смешанной с отвердителем эпоксидной смолы. Он делает смолу твердым веществом, оно и образует прочный шов.

Порядок работы:

1. Обезжирить и зашкурить поверхность.
2. Подготавливают состав, замешивая содержимое из тюбиков или отделяя от бруска,
3. Наносят на одну поверхность и прикладывают ее ко второй, фиксируют на полчаса с помощью хомута или струбциныждут не менее часа, пока масса затвердеет, после чего обрезают, сверлят или зачищают наждачкой.
4. Полностью клей застынет спустя 24 часа.

Автор статьи- Кристина Секушина