Proces spawania tworzyw sztucznych

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o procesie spawania tworzyw sztucznych: A. Bezpośrednie wykorzystanie źródeł ciepła B. Konwersja energii na ciepło.

Spawanie tworzyw sztucznych jest szeroko stosowane w wielu branżach, w szczególności do łączenia termoplastycznych folii i arkuszy. Wszystkie obecnie stosowane procesy spawania wiążą się z zastosowaniem ciepła do obszaru kontaktu. Zgodnie ze źródłem zastosowanego ciepła proces zgrzewania tworzyw sztucznych można podzielić na dwie szerokie klasy, jak pokazano na rys. 22.15.

A. Bezpośrednie wykorzystanie źródeł ciepła:

Jedna klasa procesów spawalniczych wykorzystuje ciepło z zewnętrznego źródła, takie jak strumień gorącego gazu, gorący wytłaczany materiał wypełniający lub gorące narzędzie. We wszystkich tych procesach ciepło przenosi się na powierzchnie spawane przez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie.

Druga grupa obejmuje procesy, w których ciepło jest generowane w przedmiocie obrabianym poprzez konwersję pewnej innej formy energii, takiej jak prąd wysokiej częstotliwości, fale ultradźwiękowe, tarcie, światło podczerwone, reakcje chemiczne lub promieniowanie neutronowe.

Mechanizm spawania tworzyw sztucznych uważa się za zjawisko auto-kohezji, w którym spawanie osiąga się przez dyfuzję niektórych łańcuchów cząsteczkowych z jednego kawałka do drugiego, aby utworzyć silne makro-cząsteczkowe wiązanie między dwoma kawałkami.

Spawanie tworzyw odbywa się w lepkim stanie fluidalnym pod wpływem ciśnienia. Lepszą spawalność wykazują tworzywa termoplastyczne, które mają szerszy zakres mięknienia niż ostry punkt topnienia. Ponieważ współczynnik rozszerzalności cieplnej tworzyw sztucznych jest kilkakrotnie większy od współczynnika rozszerzalności cieplnej metali, w spoinie mogą pojawić się naprężenia szczątkowe, co prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości połączenia.

Czynniki wpływające na wybór procesu spawania tworzyw sztucznych obejmują grubość przedmiotu obrabianego, właściwości fizykochemiczne tworzywa sztucznego, konstrukcję wyrobu i liczbę komponentów do wyprodukowania. Materiał wypełniacza stosowany do spawania tworzyw sztucznych powinien być jak najbliżej właściwości mechanicznych względem materiału macierzystego.

1. Spawanie w gorącym gazie:

W tym procesie na krawędziach, które mają zostać połączone, rozgrywa się strumień gorącego gazu, którym może być powietrze, azot, argon, produkty spalania niektórych paliw gazowych (na przykład acetylenu, wodoru, LPG), jak pokazano na rys. 22-16 . Gazu opałowego nie można stosować bezpośrednio do spawania tworzyw sztucznych, ponieważ płomień ma bardzo wysoką temperaturę.

Dlatego opracowano specjalne pochodnie do zgrzewania tworzyw sztucznych na gorąco. Gaz spawalniczy może być ogrzewany elektrycznie lub płomieniem. Temperaturę powietrza można regulować zmieniając jej natężenie przepływu i rezystancję elementu elektrycznego.

Natężenie przepływu ustawia się w zakresie od 25 do 30 m / s za pomocą zaworu, a rezystancja obwodu za pomocą opornika. Temperaturę powietrza można sprawdzić, umieszczając końcówkę palnika w odległości 5 mm od żarówki termometru rtęciowego. Jeśli termometr odczytuje wymaganą temperaturę w ciągu 10-15 sekund, operator może przystąpić do spawania.

Dla bezpieczeństwa operatora elektryczne palniki działają przy napięciu nieprzekraczającym 36 woltów. Wydajność elektrycznie podgrzewanych latarek wynosi 60 procent. Takie pochodnie są proste do wykonania i nie ma otwartego płomienia, dlatego można je stosować w pomieszczeniu z materiałami łatwopalnymi. Jednak te latarki są ciężkie, a więc raczej niewygodne do użytku w miejscach trudnodostępnych lub w trudnych pozycjach.

Palniki gazowe mogą być ogrzewane bezpośrednio lub pośrednio. W bezpośrednio ogrzewanych palnikach gazowych gaz spawalniczy jest mieszany z produktami spalania paliwa gazowego, natomiast w pośrednio ogrzewanych palnikach gazowych produkty spalania przekazują ciepło do gazu spawalniczego przez ścianę. Gaz paliwowy (C2H2, H2GG itp.) Stosuje się pod ciśnieniem od 0, 5 do 10 N / cm2.

W porównaniu z elektrycznie podgrzewanymi palnikami palniki gazowe mogą spawać z większą szybkością, są lżejsze i trwalsze. W przypadku użycia przez osiem godzin dziennie, żywotność palnika gazowego wynosi 1, 5 do 2 lat. Główną wadą palników gazowych jest to, że stosowane gazy są łatwopalne i wybuchowe.

Wspólny projekt:

Zwykle preferowane są połączenia czołowe, ponieważ trudniejsze do wykonania są połączenia kolanowe, trójnikowe i filetowe. W zależności od grubości roboczej, do przygotowania złącza doczołowego stosuje się krawędzie o przekroju kwadratowym, pojedynczym i podwójnym, jak pokazano na rys. 22.16. Standardowe przygotowanie krawędzi do spoin czołowych wymaga luki korzeniowej, ale bez powierzchni korzenia.

Podwójne połączenia VE są zwykle mocniejsze niż pojedyncze połączenia VE, a kąt rowka ma decydujący wpływ na wytrzymałość połączenia. Zasadniczo siła połączenia rośnie wraz ze wzrostem kąta rowka, ponieważ uzyskuje się lepszą penetrację u nasady; jednak stopa produkcji jest obniżona.

Procedura spawania:

Powierzchnie fuzji są starannie oczyszczone i odtłuszczone, np. Za pomocą acetonu; błyszczące plamy usuwane są szmerglowym papierem lub skrobaczką. Przed włączeniem lub uruchomieniem palnika spawalniczego gaz spawalniczy jest włączany, a natężenie przepływu regulowane. Gaz jest następnie uruchamiany w przypadku palnika gazowego lub prądu elektrycznego włączonego dla palnika elektrycznego.

Pręty wypełniające mają średnice 2, 3, 4, ± 0, 5 mm i inne kształty, takie jak trójkątne i trapezoidalne o różnych rozmiarach. Pręty wypełniające są wytwarzane z tego samego materiału co materiał roboczy, ale mogą mieć różny kolor i zwykle zawierają większy procent plastyfikatora, aby obniżyć temperaturę mięknienia.

Pręty wypełniacza mogą być przycinane na długości co najmniej 0, 5 m, wiązane w wiązki lub nieprzycięte i dostarczane w zwojach o masie od 3 do 4 kg. Rozmiar pręta wypełniającego dobiera się tak, aby odpowiadał grubości roboczej, rodzajowi przygotowania krawędzi i pożądanej wytrzymałości. Grubsze pręty zwykle powodują zmniejszenie wytrzymałości połączenia.

Rozmiar końcówki palnika jest wybierany w zależności od grubości roboczej i przygotowania krawędzi. Końcówki o średnicy otworu 1-5 - 2 mm służą do spawania arkuszy o grubości od 3 do 5 mm, natomiast końcówki o średnicy 3-5 - 4 mm są stosowane do arkuszy o grubości od 16 do 20 mm. Z reguły średnica otworu dyszy powinna być równa średnicy użytego pręta wypełniającego. W przeciwnym razie pręt nie zostanie odpowiednio ogrzany, a wytrzymałość połączenia ulegnie pogorszeniu.

Kąt pochylenia palnika jest wybierany w zależności od grubości materiału. W przypadku arkusza poniżej 5 mm kąt ten powinien wynosić korzystnie 20 ° -25 °, a dla arkuszy w zakresie 10-20 mm powinien wynosić 30 ° -45 °. Odległość między końcówką palnika a roboczą powinna wynosić od 5 do 8 mm. Aby uzyskać dobre połączenie pomiędzy wypełniaczem a pracą, pręt powinien zostać podgrzany i stopiony na początku spoiny, aby jego koniec wystał 3-5 mm poza koniec pracy.

Strumień gorących gazów nie może być skierowany w żadną pozycję, zamiast tego należy go przesuwać w sposób ciągły na krótkim odcinku drążka spawalniczego i spawanej powierzchni tak, aby równomiernie grzać. Wspólne krawędzie i pręt wypełniający są gwałtownie nagrzewane na powierzchni, ponieważ tworzywa sztuczne są słabymi przewodnikami ciepła.

Jednak niezbędne jest ogrzanie pręta w jego wnętrzu tak, aby mogło być dokładnie zmiękczone w środku i prawidłowo umieszczone w rowku. Z tego powodu grubsze pręty nie mogą być używane, a spawanie jest wolne przez proces gorącego gazu, szczególnie w przypadku techniki prętów wypełniających. Jeśli ciśnienie nie zostanie odpowiednio wyregulowane, zmiękczony pręt jest ściskany w kierunku przeciwnym do jego ruchu, co powoduje powstanie w nim falistości.

Pręt wypełniacza powinien być podawany prostopadle do spoiny, aby zapewnić odpowiednią kontrolę ciśnienia. Gdy pręt wypełniający jest dociskany ręcznie, zgrzewa się ze zmiękczonymi krawędziami i tworzy spoinę, jak pokazano na Rys. 22.17.

Spawanie gorącym gazem bez drążka napełniającego przyspiesza proces i poprawia właściwości mechaniczne złącza. Prostą konfigurację dla tej techniki pokazano na Rys. 22.18 (c). W tym sposobie krawędzie arkusza są szarfowane i zakładane przed równomiernym ogrzewaniem gorącym gazem.

Po strumieniu gorącego gazu następują zimne walce, które wywierają wymagane ciśnienie, aby zakończyć spoinę. Szybkość spawania tą techniką może wynosić od 12 do 20 m na godzinę, w zależności od grubości blachy. Siła połączenia wynosi od 80 do 90 procent materiału macierzystego, a siła uderzenia pozostaje taka sama. Spawanie gorącym gazem bez materiału wypełniającego najczęściej stosuje się do wykonywania połączeń zakładkowych w foliach.

W przypadku połączeń krytycznych lepiej jest uszczelnić rdzeń spoiny, aby poprawić wytrzymałość i jakość połączenia.

Po spawaniu złącze stygnie. Sztuczne chłodzenie, zwłaszcza w materiałach grubszych niż 10 mm, może prowadzić do pękania.

Wytrzymałość spoin doczołowych w tworzywach sztucznych wynosi 65% wytrzymałości materiału podstawowego w ścinaniu, 75% naciągu, 85% ściskania i 65% zginania, natomiast spoiny pachwinowej naprężenia 65%. Udarność materiału spawanego jest zwykle bardzo niska.

Poza niską wytrzymałością spoiny zgrzewanej na gorąco, uzyskuje się również zmniejszoną plastyczność w obszarze zgrzewu i prawie zgrzeiny, niskie tempo wytwarzania, zwłaszcza w grubych arkuszach, niebezpieczeństwo przegrzania i zależność od umiejętności operatora. Pomimo tych ograniczeń spawanie gorącym gazem jest szeroko stosowane do spawania PVC, polietylenu, akryli i poliamidu.

Do spawania PVC najczęściej stosuje się proces spawania gorącym gazem. PVC nie ma ostrej temperatury topnienia. W temperaturze ponad 80 ° C mięknie. W temperaturze 180 ° C zaczyna płynąć, aw temperaturze 200-220 ° C przechodzi w lepki stan fluidalny; jeśli następnie zostanie zastosowane ciśnienie, spawa. Temperatura spawania musi być utrzymywana poniżej krytycznego punktu, w którym materiał zaczyna się rozkładać.

Aby uzyskać optymalną temperaturę 200 - 220 ° C dla gorącego powietrza w strefie spawania, należy ją nagrzać do 230-270 ° C w palniku. Wpływ temperatury powietrza na szybkość spawania i wytrzymałość połączenia przedstawiono w tabeli 22.5.

Jeśli wybrano prawidłową temperaturę spawania, na arkuszu PVC pojawi się tępy punkt 2 lub 3 sekundy po odtworzeniu strumienia gorącego powietrza.

Jakość spoiny w PCW zależy od szybkości, z jaką pręt wypełniacza jest podawany do złącza, kąta, pod którym jest podawany do złącza, siły przykładanej do dociskania podgrzanego pręta do złącza, odległości końcówki palnika od powierzchnia robocza, położenie i kierunek palnika podczas spawania. Pręt wypełniacza o średnicy 3 mm należy podawać do złącza z szybkością od 12 do 15 m na godzinę.

Spoiny wykonane z PVC techniką gorącego gazu wypełniającego wykazują niską udarność. PVC jest wrażliwe na koncentrację naprężeń w takim stopniu, że nawet gdy pręt jest przyspawany do rury, wytrzymałość na uderzenie złącza wynosi zaledwie około 10% siły uderzenia materiału macierzystego.

Spawanie PVC metodą spawania gorącym gazem jest procesem powolnym. Na przykład do spawania jednego metra PVC o grubości 18-20 mm, z przygotowaniem krawędzi V, należy ułożyć od 30 do 35 prętów o średnicy 3 mm, co wymaga około 2 godzin do wykonania pracy. Prędkość spawania można zwiększyć, podnosząc temperaturę gazu do 300 ° C i podgrzewając pręt wypełniacza, ale wymaga to uważnej kontroli procesu, w przeciwnym razie wyższa temperatura może doprowadzić do rozkładu materiału.

Akryle są spawane strumieniem powietrza o temperaturze 200 - 220 ° C. Czas potrzebny na zgrzewanie arkusza akrylowego jest prawie dwukrotnie dłuższy niż w przypadku arkuszy PVC o tej samej grubości, a zatem szybkość spawania jest prawie o połowę mniejsza. Pręty wypełniające są wycinane z arkusza akrylowego i mają powierzchnię przekroju 7-12 mm2. Akryle można również spawać w zadowalający sposób za pomocą prętów wypełniających z PVC. Aby uzyskać wysokiej jakości spoiny w akrylu, przed spawaniem najlepiej odtłuścić powierzchnie przeznaczone do spawania acetonem lub dichlorometanem. Wytrzymałość na rozciąganie połączeń spawanych w akrylu wynosi zazwyczaj 3P - 45% wytrzymałości materiału macierzystego.

Polietylen powinien być korzystnie spawany gazem N 2 lub CO2 ogrzanym do temperatury 200-220 ° C, chociaż można również stosować palniki gazowe.

Spawanie gorącym gazem jest również często wykorzystywane do spawania tworzyw sztucznych, polistyrenu i innych tworzyw sztucznych.

Głównym zastosowaniem zgrzewania gorącym gazem jest produkcja bardzo dużych elementów wykonanych z materiałów arkuszowych, na przykład kanałów, rur i okapów wentylacyjnych do instalacji chemicznych. Ta metoda zwykle nie jest używana do łączenia małych części.

2. Spawanie metodą wytłaczania-napełniania :

W tej metodzie wypełniacz w lepkim stanie fluidalnym jest podawany do złącza. Gorący materiał wypełniający topi krawędzie łączonego tworzywa sztucznego i pomiędzy spoiwem a materiałem rodzimym powstaje silne wiązanie. W pewnym sensie proces ten przypomina proces gorącego gazu z techniką prętów wypełniających. Za pomocą tego procesu można uzyskać zadowalające spawy zarówno w foliach, jak i grubych arkuszach.

3. Spawanie gorącym narzędziem :

Proces ten można wykonać za pomocą kilku technik, w zależności od rodzaju zastosowanego narzędzia, które może obejmować gorące ostrze, klin klinowy, płytę grzejną, grzejnik taśmowy lub prasę.

Przy spawaniu gorącym ostrzem podgrzane ostrze umieszcza się pomiędzy łączonymi powierzchniami, jak pokazano na Rys. 22.18 (a). Po tym jak gorące ostrze zmiękczyło powierzchnie, jest ono szybko wycofywane, a powierzchnie stykają się pod naciskiem, aby wykonać spoinę. Proces ten może być wykorzystywany do wykonywania połączeń doczołowych i zakładkowych na całej powierzchni kontaktu w tym samym czasie.

W przypadku zgrzewania gorącym klinem pokazanego na Rys. 22.18 (b), rozgrzany klin jest umieszczony pomiędzy łączonymi powierzchniami i jest przesuwany wzdłuż linii zgrzewania, gdy krawędzie są zmiękczone. Nacisk jest podawany za pomocą wałka na górny pasek w celu zgrzania go z dolnym arkuszem.

Proces ten stosuje się do spawania materiałów elastycznych, ale można go również stosować do spawania cienkich sztywnych arkuszy lub pasków do 5 mm na grubszych arkuszach. W tym procesie potrzebne są jednak środki ostrożności, aby uniknąć przyklejenia się obrabianego materiału do gorącego klina. Najlepszy ze wszystkich tego procesu można wykorzystać do zgrzewania folii za pomocą rolek dociskowych ułożonych powyżej i poniżej folii połączonych ze sobą, jak pokazano na ryc. 22.18 (c).

Oprócz metody klinowania na gorąco klin może być również spawany za pomocą gorącej płyty, gorącego paska i metod impulsu termicznego.

Przy spawaniu gorącym talerzem oporowa płyta grzewcza przesuwa się po foliach, które mają być zgrzane na zakładkę. Po osiągnięciu pożądanej temperatury spawania, do wykonania spoiny zostaje zastosowane ciśnienie. Folie do spawania układa się na płycie roboczej, jak pokazano na fig. 22.18 (d).

Przy zgrzewaniu gorącym pasmem podgrzewacz taśmowy, ogrzewany przez element elektryczny, jest przesuwany przez wałki i jest jednocześnie wciskany przez nacisk P na folie, które mają być zgrzane na zakładkę, które są ułożone na płycie roboczej, jak pokazano na fig. 22A 18 (e). Folie można przesuwać pod rolkami dociskowymi, przesuwając głowicę spawalniczą lub płytę roboczą.

W procesie impulsu termicznego materiał (folie) podnosi się prawie natychmiast do temperatury spawania, gdy silny impuls prądowy przepuszczany jest przez grzałkę elektryczną. Grzejnik może być typu punktowego, taśmowego lub nawet o kształcie nieparzystym. Ponieważ ciepło można dokładnie odmierzyć, unika się przegrzania złącza.

W prasie zgrzewanie przenoszone jest do obszaru, który ma być zgrzewany przez gorącą płytę zgrzewarki. Plastikowe elementy z obramowanymi krawędziami są zaciskane pomiędzy ogrzewanymi oporowo płytami dociskowymi, jak pokazano na Rys. 22.18 (f). Po podniesieniu przedmiotów do temperatury spawania, są one utrzymywane pod wymaganym ciśnieniem, gdy płyty są chłodzone przez wodę krąŜoną w kanałach.

Prasy zwykle wykonują spoiny czołowe. Typowa zgrzewarka do tworzyw sztucznych do spoin doczołowych wytwarza dość wysokie ciśnienia, ogrzewa lokalnie i ściska zmiękczoną strefę ze wszystkich stron. Dlatego ta technika nazywana jest również spawaniem statycznym. Technika ta może powodować zgrzewanie płyt, prętów, taśm i płytek.

W przypadku spawania tworzyw sztucznych można opracować naprężenia, zwłaszcza gdy blachy przeznaczone do spawania mają dużą grubość. Aby zmniejszyć te naprężenia, dobrą praktyką jest wyżarzanie spawanych wyrobów od temperatury 25 do 30 ° C poniżej temperatury mięknienia materiału.

Gorące spawanie narzędziowe wytwarza silne spoiny przy dużej szybkości produkcji. Proces ten ma zastosowanie do tworzyw sztucznych, które nie mogą być łączone za pomocą zgrzewania indukcyjnego o wysokiej częstotliwości, na przykład z PTFE (politetrafluoroetylenu), polietylenu i polistyrenu. Tył, filety i trójniki mogą być wykonane tym procesem. Akryle połączone za pomocą spawania gorącym narzędziem zachowują przezroczystość i klarowność w obrębie i wokół złącza, można je również stosować do zgrzewania folii na szwach o znacznej długości. Gdy wymagane są duże ilości spoin, metoda spawania gorącym narzędziem może być łatwo zmechanizowana

B. Konwersja energii na ciepło:

1. Spawanie indukcyjne o wysokiej częstotliwości:

W spawaniu indukcyjnym HF przedmiot obrabiany umieszcza się w polu o wysokiej częstotliwości ustawionym pomiędzy dwiema metalowymi elektrodami, jak pokazano dla spawania rolkowego z Rys. 22.18 (c). Tylko te tworzywa, które są niedoskonałe dielektrykiem, mogą być spawane w tym procesie.

Kilka wolnych elektronów istniejących w takich tworzywach sztucznych powoduje wzrost prądu przewodzenia, gdy materiał jest umieszczony w polu wysokiej częstotliwości. Prace wykonywane w celu przemieszczenia naładowanych cząstek są przekształcane w ciepło. Niektóre ciepło jest generowane również wtedy, gdy pole zmienia się na przemian. Aby zwiększyć ilość wytwarzanego ciepła, wykorzystuje się prąd o bardzo wysokiej częstotliwości w zakresie od 30 do 40 MHz lub nawet więcej. Zasadniczo nie stosuje się materiału wypełniającego. Ponieważ całe ciepło generowane jest bezpośrednio w korpusie przedmiotu spawanego, prędkość spawania jest wysoka, a elektrody nie przegrzewają się.

Proces indukcji HF stosuje się do spoin punktowych, statycznych i scamowych; jednak połączenia tyłek, filety i trójniki są trudne do wykonania. Wytworzone spoiny są szczelne i mocne. Proces można łatwo zautomatyzować w celu spajania folii, arkuszy i rur. Spoiny okrążeń za pomocą spawarek można wykonywać przy prędkościach od 27 do 65 m / h.

Wśród zalet spawania wysokiej częstotliwości jest wysoka wydajność produkcji, oszczędność i satysfakcjonujące połączenia. Może spawać materiały o grubości do 5 mm. Jednak materiały o niskim współczynniku rozpraszania dielektrycznego, takie jak PTFE, polietylen i polistyren, nie są możliwe do spawania metodą zgrzewania indukcyjnego HF.

Ale polietylen może być spawany w tym procesie przez umieszczenie paska PVC w złączu. PVC będący niedoskonałym dielektrykiem podgrzewa się pod działaniem prądu wysokiej częstotliwości i przenosi ciepło do polietylenu, aby uzyskać spoinę.

2. Spawanie cierne:

Tworzywa sztuczne są spawane tarciowo w taki sam sposób, jak metale, chociaż normalne ustawienie składa się z obracania jednego elementu i utrzymywania drugiego w nieruchomy sposób, jak pokazano na rys. 22.19, ale duże elementy mogą być spawane, utrzymując je w miejscu i obracając między nimi krótką wkładkę. Jakość spoiny zależy od prędkości obrotowej, zastosowanej siły osiowej i ilości odkształcenia plastycznego.

Ponieważ ciepło powstaje na granicy faz, nie wpływa to na właściwości sąsiedniego materiału, a połączenie ma dobre właściwości mechaniczne. Ze względu na ciepło wytwarzane bezpośrednio na łączonych powierzchniach, proces ten ma tę zaletę, że zapewnia wysoką szybkość spawania, możliwość przystosowania do automatycznej regulacji i użyteczność w warunkach polowych. Jednakże proces może być stosowany tylko wtedy, gdy jeden ze składników jest cylindryczny, dzięki czemu można go obracać. Błysk formowany w złączu oznacza nie tylko straty materiału, ale także dodatkowe koszty obróbki w celu jego usunięcia.

Zgrzewanie tarciowe rur i rurek z PVC jest dobrze rozwinięte. Przed spawaniem końce rur mają wielkość, ogrzewając końce rur w oleju do 100 ° C przez 3 do 4 minut, a następnie zaciskając probówki przez 3 minuty, a następnie chłodzi się wodą do temperatury pokojowej. Spawanie odbywa się przez obracanie jednej z rurek w uchwycie.

Prędkość obrotowa zależy od średnicy rury, na przykład rura o średnicy 50 mm obraca się z prędkością 800 obrotów na minutę, podczas gdy rura o średnicy 80 mm obraca się z szybkością 600 obrotów na minutę, a czas wirowania wynosi 1 ± 0, 5 minuty. Po osiągnięciu pożądanej lepkiej temperatury płynu 140-160 ° C, obrót zatrzymuje się i ciśnienie 20 do 40 N / cm2 stosuje się aż do ochłodzenia spoiny do temperatury pokojowej w około 7 do 10 minut.

Spawy ślizgowe w PCW porównują jakość z materiałem macierzystym. Typowa wytrzymałość połączenia na podobnych materiałach wynosi około 90% wytrzymałości materiału macierzystego.

3. Spawanie ultradźwiękowe:

Do zgrzewania ultradźwiękowego tworzyw sztucznych spawarka ma te same cechy, co w przypadku metali. Głównym elementem zgrzewarki jest przetwornik, który przetwarza energię HF dostarczaną przez oscylator ultradźwiękowy na wibracje. Drgania są stosowane do pracy przez sonotrodę, która jest ustawiona na kowadle, jak pokazano na Rys. 22.20.

Drgania mechaniczne zastosowane w pracy powodują wytwarzanie ciepła w materiale z tworzywa sztucznego. Nacisk jest przykładany do zmiękczonego materiału, aby zakończyć połączenie. Spawanie odbywa się w tym samym momencie, co napięcie HF przyłożone do cewki przetwornika. Wykorzystywana częstotliwość to około 20 KHz.

Wyróżniające cechy zgrzewania ultradźwiękowego obejmują:

(i) jego zdolność do przechodzenia z jednej strony, to znaczy, nie jest wymagana żadna druga elektroda, zatem drugi element może mieć nieograniczoną grubość, jak pokazano na fig. 22.21 (a),

(ii) Energia ultradźwiękowa może być przyłożona w konstytucyjnej odległości od spawu, jak pokazano na rys. 22.21 (b),

(iii) Ze względu na lokalizację ciepła nie dochodzi do przegrzania materiału sypkiego,

(iv) Koncentracja ciepła w pożądanym miejscu pomaga w zwiększeniu prędkości spawania,

(v) Zanieczyszczenia powierzchniowe, takie jak tłuszcz, grafit, elektrolity, nie mają znaczącego wpływu na jakość spoiny,

(vi) Brak zakłóceń w odbiorze radiowym,

(vii) Na narzędzie spawalnicze nie trzeba przykładać napięcia,

(viii) Duża liczba termoplastów i szeroki zakres grubości mogą być spawane przez zgrzewanie ultradźwiękowe, oraz

(ix) Łatwość aplikacji i automatyzacji.

Specyficznym obszarem zastosowania zgrzewania ultradźwiękowego jest zgrzewanie punktowe folii i arkuszy o średniej i dużej grubości, w zgrzewaniu kartonów, w których szew może być zanieczyszczony smarem oraz w pakowaniu różnych przetworów zawierających płyny przewodzące prąd.

Twarde tworzywa sztuczne, takie jak poliwęglan o niskim module sprężystości i niskiej temperaturze topnienia, najlepiej reagują na zgrzewanie ultradźwiękowe. Możliwe jest również spawanie acetalu, nylonu, polipropylenu, polietylenu wysokiej gęstości, akryli, PCW, polistyrenu i tekstyliów syntetycznych metodą zgrzewania ultradźwiękowego. Połączenia punktowe w kształcie łapy i tee są najlepsze ze wszystkich. Zadowalające połączenia mogą być również wykonane techniką statyczną, jak pokazano na rysunku 22.22. Do żadnego z tych połączeń nie jest wymagane przygotowanie krawędzi ani metal wypełniający. Różne tworzywa sztuczne można również spawać metodą zgrzewania ultradźwiękowego.

4. Spawanie promieniami podczerwonymi (IR):

W tym procesie spawanie dostarczane jest za pomocą podczerwonego źródła światła, takiego jak sylitowy glower, chromowany element oporowy, kwarcowa lampa itp. Aby przyspieszyć proces, spawanie przeprowadza się na czarnej płycie spodniej ze spienionego materiału. z tworzywa sztucznego, gumy gąbczastej lub grubej gumowanej tkaniny. Ciśnienie spawania jest dostarczane przez sprężystość płytki podtrzymującej, która jest mocno dociśnięta do obrabianego przedmiotu.

Folia polietylenowa może być łączona w sposób zadowalający za pomocą spawania IR. Grubość robocza, którą można spawać, zależy od mocy źródła podczerwieni. Na przykład, sylitowy glower o temperaturze 1200 ° C utrzymywany w odległości 12 do 14 mm od obrabianego przedmiotu z podkładem z gumy gąbczastej może zgrzać maksymalną grubość do 2 mm. Każda folia z tworzywa sztucznego, która może przejść w lepki stan płynny i wymaga niskiego ciśnienia spawania, może być zgrzewana za pomocą procesu spawania IR. Spoiny wytwarzane w tym procesie są zwykle wolne od podcięć i mają wysoką wytrzymałość połączenia. Światło podczerwone może również spawać arkusze ułożone w stos.

5. Spawanie jądrowe:

W procesie tym detale do spawania napromieniowane są strumieniem neutronów. Powierzchnie, które mają być spawane, przed spawaniem mają powłokę z litu lub boru. Kiedy taka powleczona powierzchnia jest bombardowana przez neutrony, zachodzi reakcja jądrowa powodująca wytwarzanie ciepła. Tak wytworzone ciepło podnosi powierzchnie do lepkiego stanu fluidalnego i dlatego można je spawać. Proces ten może być stosowany do spawania PTFE z polietylenem, polistyrenem, kwarcem i aluminium.

Spawanie jądrowe ma ograniczenia polegające na tym, że nie można go zastosować do materiałów, które stają się silnie radioaktywne podczas napromieniania neutronami.