Технология и виды сварки проплавлением

Контактно-тепловую сварку проплавлением, как правило, применяют при изготовлении пленочных изделий из армированных и неармированных пленок толщиной до 2,5 мм. Пленки толщиной менее 1 мм сваривают нагретыми роликами, непрерывно-ленточными машинами и другими.

Основное соединение армированных и неармированных пленок - нахлесточное. Важным параметром геометрии таких соединений армированных пленок является величина нахлестки, при изменении которой прочность сварного шва изменяется в довольно широких пределах.

Типы сварных соединений при этом способе сварки регламентируются ОСТ 1.4117-87.

При сварке неармированных пленок применяются два основных типа соединений: нахлесточное и Т-образное. Для армированных пленок тип соединения зависит от типа армировки и покрытия.

Основными технологическими параметрами сварки по этому методу являются:

1. температура нагревателя Т_н;

2. давление при нагреве Р_н;

3. рабочее давление во время сварки Р_р;

4. продолжительность нагрева и время выдержки под давлением после сварки.

При сварке пленки в месте нахлеста могут прогреваться либо с одной, либо с двух сторон, но в любом случае течение материала в зоне контакта будет происходить только тогда, когда в этой зоне Т > Т_т.

При контактно-тепловой сварке проплавлением последовательность включения электротока и давления может быть различна. Рассмотрим три основных типа (рис. 1).

Рис. 1 Термомеханические циклы сварки проплавлением

1. Пленку сразу сжимают под рабочим давлением и одновременно дают ток нагрева (рис. 1, а). После нагрева до Т_р< Т < Т_т дают выдержку при этой температуре, а затем отключают ток и начинается охлаждение, но при рабочем давлений Р_р. При некоторой Т < Т_т давление снимают.

2. При сварке относительно толстых пленок, особенно армированных, целесообразно сначала создать давление Р, которое обеспечивает полный контакт пленок и их прогрев до Т > Т_т и, только спустя некоторое время, сдавить свариваемые пленки под рабочим давлением Р_р (рис. 1, б).

Охлаждение соединений в обоих случаях должно происходить под рабочим давлением до температуры стеклования Т_с для аморфных полимеров и до температуры перехода в кристаллическое состояние для кристаллических полимеров.

Для сокращения времени нагрева инструмента сварку пленок в обоих случаях начинают при температуре инструмента, равной 50...60 °С.

3. При сварке тонких пленок (менее 0,5 мм) нагреватель (тонкая стальная лента или проволока) доводится до нужной температуры мгновенно в результате пропускания импульса тока. Пленка в этот момент сжата под рабочим давлением (рис. 1, в). Охлаждение при такой термоимпульсной сварке происходит, в основном, за счет отвода теплоты в массу сварочного инструмента.

Контактно-тепловая сварка проплавлением осуществляется следующими способами:

1. Сварка «утюгом» (рис. 2, а). Сварочный инструмент с электронагревателем, передвигаясь по собранным внахлестку деталям (пленкам) нагревает их до температуры сварки и своим весом сжимает свариваемые кромки. Пленки при сварке накладываются на так называемый конфекционный стол.

Рис. 2. Схема контактно-тепловой сварки проплавлением:
1 - сварочный инструмент; 2 - электронагреватель: 3 - свариваемые детали; 4 - конфекционный стол; 5 - лента: 6 - ролики

2. Сварка пленок нагретой лентой (рис. 2, б). Лента с электронагревателем перемещается роликами и одновременно прижимается ими усилием Р к собранным внахлестку пленкам, которые уложены на конфекционный стол. Движение пленки под роликами может осуществляться либо в результате перемещения сварочного устройства, либо при движении конфекционного стола.

3. Сварка горячим прессованием (рис. 3). Сварка осуществляется путем нагрева наружной поверхности изделия инструментом-нагревателем, который одновременно спрессовывает соединяемые детали. Сварку производят с односторонним или двусторонним нагревом изделия.

Рис. 3. Схема сварки горячим прессованием:
1 - нагреватель; 2 - свариваемый материал; 3 - разделительная прокладка;
4 - охлаждаемый элемент; 5 - теплоизоляционная пластинка

Деформирование материала инструментом уменьшают, прикладывая давление не только в месте сварки, но и в близлежащей зоне. Для этого ширину инструмента увеличивают и снабжают его специальными охладительными элементами (см. рис. 3, а) или изоляционными пластинами (см. рис. 3, б), предотвращая нагрев боковых зон шва.

Чтобы исключить прилипание свариваемого материала к нагревателю, сварку осуществляют через разделительные прокладки из фторпласта-4, армированного стеклянной тканью полиэтилентетрофтолата, целлофана, кремнийорганической резины. Для предотвращения приклеивания термопласта к металлу можно также наносить на рабочие поверхности нагревателя слой силиконовой жидкости. Однако этот слой приходится часто возобновлять, так как после каждой операции небольшое количество смазки переходит на изделие.