Технология сварки. Оборудование и оснастка.

Технология термоформования. Оборудование и оснастка.

Одними из основных методов переработки полимерных материалов являются методы термоформования изделий из плоских (листовых или плёночных) заготовок. Термоформование объединяет несколько технологических методов: вакуумное, пневматическое, механическое, а также и некоторые другие виды формования нагретых полимерных листовых или плёночных заготовок, при этом возможны их различные комбинации.

1.ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ТЕРМОФОРМОВАНИЯ

Реализация методов термоформования достаточно проста: листовую или плёночную полимерную заготовку нагревают до температуры высокоэластического состояния, а затем, деформируя её различными способами, придают последней необходимую форму, фиксация которой осуществляется путём охлаждения отформованного изделия.

В зависимости от способа создания движущей силы процесса деформирования заготовки в готовое изделие различают следующие методы термоформования пластмасс: вакуумный, пневматический, гидравлический, механический, комбинированный.

При вакуум-формовании (рис.1) плоскую заготовку 3 из термопластичного полимерного материала, прижатую по периметру к рабочей камере вакуум-формовочной машины прижимной рамой 2, сначала с помощью нагревательного устройства 1 разогревают до высокоэластического состояния (рис.1а). Затем (рис.1б) в полости, образованной поверхностями заготовки 3 и формующей матрицы 4 (илиформующего пуансона), создают разряжение, в результате чего за счет возникающего перепада давления

Рис.1. Схема реализации процесса вакуумного формования: 1 – нагревательное устройство; 2 – прижимная рама;3 – плоская полимерная заготовка; 4 – формующая матрица;5 – отформованное изделиероисходит формование изделия 5. После охлаждения изделия до температуры его формоустойчивости последнее извлекают из формующего инструмента (снимают с формующего инструмента), предварительно открыв прижимную раму 2.Реализация процессов пневмоформования отличается от вакуумного формования только тем, что перепад давления создают за счёт использования в качестве рабочей среды сжатого газа, как правило, сжатого воздуха, с избыточным давлением до 2,5 МПа.

При гидравлическом формовании роль рабочей среды выполняет подогретая жидкость, нагнетаемая насосом под давлением 0,15–2,5 МПа.

Механическое формование (механотермоформование) (рис.2) отличается от процессов пневматического формования тем, что придание плоской разогретой заготовке 3 формы готового изделия 5 осуществляется за счёт её механической вытяжки металлическим пуансоном 4

Рис.2.Схема реализации процесса механотермоформования: 1 – нагревательное устройство; 2 – прижимная рама;

3 – плоская полимерная заготовка; 4 – формующий пуансон; 5 – отформованное изделие

Следует отметить, что современные технологии производства предусматривают и совмещение разных методов формования изделий, например пневмовакуумное, пневмомеханическое и т.п. Среди всех видов пневмо- и вакуум-формования можно выделить три основных: позитивное, негативное и свободное. При позитивном формовании (формование на пуансоне) внутренняя поверхность изделия в точности воспроизводит форму или рисунок формующего инструмента. Негативное формование (формование в матрице) даёт возможность получать изделия, наружная поверхность которых в точности воспроизводит форму или рисунок внутренней поверхности матрицы. Свободное формование осуществляют в пройме прижимной рамы машины без использования формующего инструмента. Кроме перечисленных основных, существуют и другие разновидности технологических процессов термоформования изделий из плоских полимерных заготовок.

 

Технология сварки. Общие положения.

Сварка полимерных материалов — один из методов создания неразъемного соединения элементов конструкции. В результате сварки между соединяемыми поверхностями исчезает граница раздела, превращаясь в размытый переходный слой. Прочность соединения обусловливают возникающие в этом слое силы межатомного и межмолекулярного взаимодействия. В случае сварки линейных или разветвленных полимеров (термопластов и термоэластопластов) переходный слой образуется в результате диффузии макромолекул полимера, которая возможна при переходе полимера в вязко текучее состояние. Последнее реализуется при нагревании свариваемых материалов или при действии на них растворителя. В соответствии с этим различают диффузионную тепловую сварку и диффузионную сварку с помощью растворителя. Прочное сварное соединение лестничных или трехмерных полимеров, которые невозможно перевести в расплав или раствор, может быть образовано при химическом взаимодействии макромолекул между собой или с введенным в зону сварки сшивающим агентом.

Источники нагрева при сварке — нагретые: газ, инструмент, присадочный материал или тепло, генерируемое в материалах в результате преобразования различных видов энергии — токов высокой частоты (ТВЧ), ультразвука, трения, ИК или лазерного излучения

Нагретым газом. При этом свариваемые поверхности и сам присадочный материал нагревают до необходимой температуры сварки подачей горячего воздуха или газа. Сам газ нагревается газовыми горелками или электронагревателями. Присадочный элемент вдавливается в разделку шва. Без скоса кромок производится сварка листов, толщиной не более 4 мм. В процессе работы, по мере размягчения поверхностей сам пруток необходимо под небольшим постоянным давлением вжимать в основание разделки.

• Сварка нагретым инструментом. Еще ее называют контактно-тепловой. Это один из самых простых методов сварки пластмасс и полимеров. Применяется для изготовления разнообразных емкостей, соединения труб, различных конструкций и даже деталей машин.Сварка полимеров в этом случае происходит в два этапа: разогрев поверхностей инструментом и их контакт под определенным давлением. При этом необходимо вовремя удалить нагревающий инструмент, чтобы обеспечить оптимальную прочность соединения.

• Сварка экструдером. Это сварка специальным пистолетом с нагревателем, через который подается специальный присадочный прут. При этом, температура этого выходящего состава должна составлять 40-50 ºС. Варить можно как контактным, так и бесконтактным способом. При бесконтактном методе отсутствует потребность в дополнительном давлении, т.к. обеспечивается теплопередача непосредственно от самого инструмента к свариваемым деталям и уменьшаются тепловые потери.

• Сварка полимеров с помощью специальных растворителей. Обычно этот метод используется для соединения деталей из аморфных термопластов. При этом обе поверхности прижимаются к губке с минимальным количеством растворителя. После набухания они соединяются и держатся под давлением некоторое время. Для ускорения высыхания и испарения растворителя может быть применен нагрев деталей. Основной недостаток этого метода заключается в особой вредности склеивающих веществ. Поэтому он применяется только в крайнем случае.

 

Технология сварки. Оборудование и оснастка.

Сварка полимерных материалов — один из методов создания неразъемного соединения элементов конструкции. В результате сварки между соединяемыми поверхностями исчезает граница раздела, превращаясь в размытый переходный слой. Прочность соединения обусловливают возникающие в этом слое силы межатомного и межмолекулярного взаимодействия. В случае сварки линейных или разветвленных полимеров (термопластов и термоэластопластов) переходный слой образуется в результате диффузии макромолекул полимера, которая возможна при переходе полимера в вязко текучее состояние. Последнее реализуется при нагревании свариваемых материалов или при действии на них растворителя. В соответствии с этим различают диффузионную тепловую сварку и диффузионную сварку с помощью растворителя. Прочное сварное соединение лестничных или трехмерных полимеров, которые невозможно перевести в расплав или раствор, может быть образовано при химическом взаимодействии макромолекул между собой или с введенным в зону сварки сшивающим агентом.

Сварку нагретым газом выполняют с применением присадочного материала и без него, вручную или с использованием специальных приспособлений и устройств для механизации процесса сварки. Применяется присадочный материал в виде прутков с различной формой сечения. При сварке по классической схеме нагревательное устройство совершает колебательные движения в плоскости, образованной направлением шва и осью присадочного прутка.

Присадочный пруток прижимают и удерживают рукой, если он достаточно жесткий, или с помощью ролика, если пруток мягкий.
При сварке способом нагрева инструментом соединяемых поверхностей соединение может быть получено в результате одновременного нагрева всей поверхности шва или последовательного нагрева ее отдельных участков (так на­зываемая непрерывная схема).После того, как температура поверхности термопласта достигнет Тт, инст­румент удаляют и соединяемые поверхности приводят в контакт. Сварной шов охлаждают под давлением. По непрерывной схеме соединяют встык или вна­хлест мягкие материалы типа эластичного пенополиуретана, а также различные пленки.

Схема непрерывной сварка пленок внахлест при нагреве инструментом соеди­няемых поверхностей: 1 - свариваемые пленки; 2- нагреватель; 5- прижимной ролик; 4- транспорти­рующий ролик; 5 - сварной шов; а - направление сварки; Р- давление. Наиболее широкое применение в практике сварки как листовых, так и пленочных термопластов, нашла контактно-экструзионная. При этом способе разогретый мундштук экструдера, имеющего форму разделки кромок, вводят в разделку шва до контакта с кромками и перемещают по стыку под углом 10-15° к вертикали, одновременно заполняя разделку. расплавленной присадкой. Такой способ позволяет максимально снизить потери теплоты в ок­ружающую среду и дополнительно обеспечить нагрев кромок шва за счет теп­лопередачи от мундштука экструдера, температура которого близка к темпера­туре выходящего изне горасплава.

Схемы бесконтактной (а) и контактно-экструзионной (б) сварки расплавом: 1- экструдер, 2- мундштук экструдера; 3- свариваемые детали; 4— прикатывающий ролик

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: