Как происходит сварка пластмассы?

Процесс сварки достаточно прост и понятен, предполагает склеивание материалов одной природы между собой за счет плавления. Процессы сварки металлов и пластмасс похожи между и собой и не имеют принципиальных отличий. В качестве инструмента используется сварочный аппарат с резаком, через который проходит вещество, которое нагревает материал, плавя его по всей длине, либо точечно. Затем происходит склеивание частей между собой, при остывании получается деталь новой конфигурации. В частности, для сварки пластика не нужно будет использовать особо мощные сварочные аппараты, так как его температура плавления заметно ниже, чем у металлов и сплавов, что может быть плюсом в процессе обработки.

Далее подробнее остановимся на сварке пластмасс, кратко обозначим, какие методы сварки бывают, а также какое оборудование для этого используется.

Сварка пластмассы

Несмотря на то что процессы сварки металлов и пластмасс принципиально схожи, все-таки сварка пластмасс имеет некоторые нюансы. Эти нюансы исходят из отличия молекулярного строения полимеров и его особенностей. Сварка металлов предполагает склеивание, как бы перетекание атомов одного метала в пустоты другого и наоборот. В итоге поверхность не получается гладкой, и зачастую образуются заметные швы. Такое перетекание называется диффузией. В частности, для полимерной сварки кроме процесса склеивания здесь имеет место быть химическая сварка, которая основана на образовании связей между атомами одного полимера с атомами другого. Таким образом получается ровная однородная поверхность.

При этом сварка пластмассы сам по себе процесс достаточно сложный и требует предварительных приготовлений.

• Поверхности материала должны быть хорошо отшлифованы и не иметь дефектов, в противном случае это все скажется на внешнем виде готового изделия.
• Выбор температурного режима и типа сварки в зависимости от индивидуальных характеристик материала.

Если пластмасса получилась со сколами и трещинами, ее можно исправить, например, повторным нагреванием, растяжением и т.д.

Методы сварки

Все методы сварки пластмасс можно разделить на две условные группы – химические и термические. Химический способ, как уже было отмечено, подразумевает соединение молекул одного полимера с молекулами другого полимера, образуя одно целое. При этом состав будет однородным, а поверхность гладкой. Такой способ сварки годится только для реактопластов, так как именно они могут образовывать связи.

Технологически процесс химической сварки выглядит так:

• обработка поверхностей двух полимеров;
• нанесение присадочного полимера;
• сближение поверхностей полимеров;
• плавление и выдержка при температуре не более 230°С и высоком давлении;
• остывание.

Нагревание осуществляется за счет электрического поля, либо ультразвука. И в этом химическая сварка не особо отличается от ультразвуковой сварки. На выходе получается полимерное изделие с достаточно гладкой поверхностью. Данный тип сварки используется для полимеров одного или разных видов реактопластов.

Химическая сварка в том числе применяется для сварки термопластов. Здесь также необходимо наличие присадочного третьего полимера. Технологический процесс полностью тот же, но присадочный полимер нужно предварительно обработать нужным растворителем, который не должен взаимодействовать с термопластами.

В большинстве своем сварка термопластов осуществляется под действием тепла. Термическая сварка более разнообразна и подразделяется на подвиды по используемой технологии и инструмента. Здесь можно выделить сварку инструментом, который сам по себе является источником тепла, и который преобразует другие виды энергии в тепловую. К первому типу можно отнести следующие подтипы сварок:

• сварка нагревающим элементом;
• газовая сварка: в качестве газа используют воздух, либо горячий азот во избежание окисления;
• экструзионная: характерно использование шнекового механизма;
• инжекционная: элемент проплавлением создает зону, куда впрыскивают сварную пластмассу.

Принципиально процесс плавления схож, отличие только в нагревательном элементе. Элемент при контакте нагревает необходимые поверхности, далее его удаляют из рабочей зоны, а заготовки складывают, как требуется, и выдерживают под давлением и дают остыть.

Из всех способов контактного типа сварки самым интересным является инжекционная сварка, так как сварочный шов, сделанный по этой технологии, считается самым прочным, а сама технология наиболее быстрой.

К типу сварок с преобразующим элементом можно отнести следующие:

• электросварка;
• ультразвуковая сварка;
• высокочастотная;
• лазерная;
• сварка трением и т.д.

Принцип действия в том, что на свариваемые полимеры действует преобразователь какой-либо энергии – электрической, световой, звуковой, механической и т.д. В процессе действия пластмассы разогреваются и сплавляются.

Тонкости при сварке пластмассы

При сваривании полимеров появляется ряд нюансов, которые всегда необходимо учитывать дабы избежать брака на производстве.

• Температура сварки не должна быть сильно высокой, обычно устанавливают не более 100°С разницы с температурой плавления, далее пластмассы начинают разлагаться.
• Недопустимо резкое охлаждение сварочного шва водой, так как это может привести к хрупкости.
• Недопустимо сваривать реактопласты с термопластами, так как они имеют разные структурные строения, температуры плавления могут отличаться.
• Для качественной сварки поверхности обрабатываемых полимеров необходимо предварительно обработать во избежание сколов и трещин.

Для пластмассы каждого вида метод сварки подбирается индивидуально в зависимости от параметров заготовок, в частности температуры плавления, размеров, толщины. Универсального способа сварки попросту не существует.