Технология сварки ручным экструдером
Экструзионная сварка применяется для сварки листов, профилей и пленок из пластмасс - полиэтилена, полипропилена, реже ПВХ или ПВДФ, еще реже из других термопластов. Для монтажа напорных трубопроводов из термопластов экструзионная сварка неприменима по одной причине – при стыковом расположении свариваемых изделий (труб, листов или пр.) прочность сварного экструзионного соединения не превышает 80% от прочности исходных изделий.
1.2 Общие требования
Так же как и для любой другой технологии сварки пластмасс, для сварки экструдером действуют общие требования:
- Сваривать следует только изделия из одинаковых термопластов. Важнейшими показателями «одинаковости» являются химический состав, плотность и показатель текучести расплава. При сварке экструдером те же требования предъявляются к присадочному материалу.
Замечание: Если показатель текучести расплава (ПТР) свариваемых деталей отличаются, то присадочный материал следует по возможности выбирать таким образом, чтобы его ПТР был средним между ПТР свариваемых деталей.
- Свариваемые поверхности должны быть чистыми. При экструзионной сварке это требование настолько жесткое, что свариваемые поверхности должны быть механически очищены даже от тончайшего слоя окислившегося материала не более чем за 20 мин до начала сварки. Это связано с тем, что технология экструзионной сварки создает сравнительно небольшое течение и перемешивание материала в зоне сварки.
1.3 Главная идея
Технология сварки экструдером была изначально разработана для сварки сравнительно толстостенных деталей. По сравнению с технологией сварки горячим воздухом с применением присадочного материала (прутка), сварка экструдером обеспечивает следующие преимущества:
- Позволяет сварить толстостенные детали за один проход;
- Увеличивает скорость сварки;
- Уменьшает влияние человеческого фактора на качество сварного шва.
В принципе, экструзионная сварка двух деталей заключается в следующем:
- Свариваемые поверхности – специально подготовленная сварочная канавка (рис.1) или угол между листами (рис.2) или поверхность пленки, уложенной внахлест (рис.3). Свариваемые поверхности предварительно нагреваются до температуры пластификации горячим воздухом, выходящим из сопла предварительного нагрева сварочного экструдера. В случае стационарных цеховых сварочных экструдеров поверхности могут нагреваться тепловым излучением.
- Одновременно с этим присадочный материал в форме прутка или гранул подается в экструдер, нагревается до вязко-текучего состояния и перемешивается шнеком экструдера до достижения гомогенной (однородной) массы.
- Вязко-текучий присадочный материал выдавливается из сварочного экструдера и подается в зону сварки через т.н. сварочный башмак.
- Давление, необходимое для экструзионной сварки, прикладывается через присадочный материал – сварочным башмаком. В случае стационарных цеховых сварочных экструдеров сварочное давление на присадочный материал может сообщаться отдельными приспособлениями.
| Рис. 1 Шов V-типа | Рис. 2 Шов K-типа | Рис. 3 Шов F-типа |
1.5 Схема работы сварочного экструдера
Поскольку зона сварки обязательно должна быть нагрета перед впрыскиванием присадочного материала, сварочный экструдер снабжен нагревателем воздуха. Горячий воздух подается в зону сварки через т.н. «сопло предварительного нагрева» и нагревает свариваемые поверхности до вязко-текучего состояния. Температура горячего воздуха регулируется специальным контроллером.
Нагреватель воздуха может быть в форме термофена, т.е. иметь встроенный нагнетатель воздуха. Как вариант, экструдер может быть рассчитан на внешнюю подачу воздуха – от компрессора или пневмосети предприятия.
Если речь идет о сварочном экструдере шнекового типа (Рис.4), то присадочный материал в форме сварочного прутка или гранул подается в шнековую (экструзионную) камеру.
Вращение шнека обеспечивается электроприводом, в качестве которого часто используют обычную ручную дрель. С учетом того, что нормальная продолжительность работы экструдера больше, чем у дрели, на качественных экструдерах используются модифицированные электромоторы, рассчитанные на продолжительный режим работы и имеющие больший ресурс.
Проходя через экструдер, присадочный материал постепенно нагревается и перемешивается до состояния однородной массы. Нагрев материала обеспечивается электронагревателями, расположенными вокруг экструзионной камеры. Температура электронагревателей регулируется специальным контроллером.
Как вариант, в более простых и дешевых моделях экструдеров нагрев экструзионой камеры может производиться горячим воздухом, который проходит через полость вокруг экструзионной камеры и только после этого подается в зону сварки. В этом случае температура нагрева присадочного материала «привязана» к температуре горячего воздуха.
Расплавленный присадочный материал подается в зону сварки через т.н. сварочный башмак.
| Рис. 4 Схема работы сварочного экструдера шнекового типа | Рис. 5 Схема работы сварочного экструдера плунжерного типа |
В сварочных экструдерах плунжерного типа (рис.5) используется упрощенная схема продвижения присадочного материала через зону нагрева.
Материал в виде сварочного прутка подается на профильные вальцы, которые с усилием вводят его в цилиндрическое отверстие зоны нагрева. Электронагреватели, расположенные вокруг зоны нагрева, постепенно нагревают пруток до вязко-текучего состояния. Таким образом, задняя твердая часть прутка служит поршнем для передней пластифицированной части.
Сварочные экструдеры плунжерного типа отличаются меньшей производительностью. Компактность и небольшой вес позволяют использовать такой экструдер в труднодоступных местах. К недостаткам плунжерных экструдеров следует отнести их высокую требовательность к диаметру и идеально круглой форме сварочного прутка. А подача присадочного материала в форме гранул здесь вообще невозможна.
Нагретый присадочный материал из сварочного экструдера плунжерного типа, так же как и из шнекового экструдера, подается в зону сварки через сварочный башмак.
Форма рабочей поверхности сварочного башмака соответствует форме свариваемых поверхностей. В передней части башмака имеется специальный «нос», ограничивающий выдавливание присадочного материала вперед по направлению сварки.
Давление присадочного материала на «нос» сварочного башмака обеспечивает движение сварочного экструдера в направлении прокладки сварного шва. Скорость движения сварочного экструдера, таким образом, определяется производительностью экструдера и площадью сечения сварного шва.
1.6 Свариваемые материалы
Экструзионной сваркой наиболее часто свариваются изделия из ПНД, ПП или др. термопластов 1-й группы, у которых разница между температурой вязко-текучего состояния и температурой начала термодеструкции составляет более 50ºС. Это означает, что даже значительный перегрев материала (на 30-40ºС) не может серьезно повредить материал.
Термопласты 2-й группы, как ПВДФ и особенно ПВХ, отличаются неприятной особенностью – температура термодеструкции материала не намного превышает температуру пластификации. Поэтому при сварке ПВДФ особые требования предъявляются к точности работы системы нагрева материала (экструзионной камеры). А для сварки ПВХ, кроме того, используется сварочный экструдер со шнеком специальной формы, который более тщательно перемешивает материал в процессе его расплавления, не допуская локального перегрева.
Температурная неустойчивость термопластов 2-й группы, кроме того, накладывает дополнительные ограничения на технологию экструзионной сварки – в частности, экструдер не должен выключаться и вновь включаться в процессе сварки, не должен надолго оставляться в режиме ожидания и т.п.
Другая неприятность, связанная с ПВХ – это его абразивность и высокая химическая активность при нагреве. Это предъявляет особые требования к стойкости материалов экструзионной камеры и шнека.
Что такое экструзионная сварка и как она выполняется
Экструзионная сварка – это способ соединения полимерных материалов с помощью нагрева и применения специальных присадок, подающихся на сварной шов. Данный способ позволяет соединять как пленки, так и трубы или другие толстостенные детали, а производительность и качество шва у данного вида сварки выше, чем при соединении пластмасс с помощью горячего газа.
Сварка экструзионным методом применяется в разных отраслях промышленности, где используются большие объемы полимерных материалов:
- Производство емкостей из пластика (кессоны, баки, канистры).
- Строительство безнапорных трубопроводов и водных резервуаров.
- Изготовление пластиковых корпусов в приборостроении.
Преимущественно данный способ сварки применяется при соединении пластмасс толщиной более 6 мм, но возможно и использование его для соединения полимерных пленок.
Оборудование
Для проведения экструзионной сварки применяется специальный аппарат, который называется экструдером. Приспособление для сварки вручную напоминает электродрель со специальной насадкой и нагревающим устройством, поэтому его называют экструзионным пистолетом.
Внутри экструдера установлен шнек, в котором присадка нагревается от корпуса экструдера, превращается в вязкую однородную массу и через башмак подается на сварной шов. Присадка может подаваться в устройство либо в виде проволоки, разматываемой с катушки, либо в виде гранул, поступающих через бункер.
Башмак – это часть аппарата, которая прижимается к соединяемым деталям и выполняет роль своеобразного утюга, придавливающего присадочный материал и не позволяющего ему растекаться в других направлениях. Изготавливается это устройство из тугоплавких полимеров (фторопласт, политетрафторэтилен), и для каждого типа и размера шва применяется собственный башмак. Нос башмака должен повторять форму соединяемых поверхностей, но не должен их касаться.
Через башмак (или независимо) подается горячий воздух для нагрева соединяемых поверхностей. Таким образом, нагрев происходит непосредственно перед подачей присадки. Современные экструдеры могут регулировать температуру воздуха и температуру присадочной массы.
В зависимости от назначения, мощности и производительности существуют различные группы экструдеров, несколько различающиеся по конструкции. Например, для производства пластиковых емкостей применяются аппараты, у которых сопло подачи воздуха установлено справа, и сварка осуществляется строго слева направо.
Большинство экструдеров выпускаются со шнеком, но существуют так же и безшнековые (плунжерные) аппараты. Присадочный материал из них выталкивается за счет давления нерасплавленного прутка. Главным недостатком такого типа экструдера является низкая производительность, но зато им можно работать в труднодоступных местах.
Цена профессионального оборудования стартует от 30 тысяч рублей, а самые «продвинутые» модели для промышленной сварки могут стоить порядка ста тысяч рублей. При этом следует учитывать, что для экструдеров западных фирм подходят проволока или гранулы только от производителя либо одобренных фирм. Отечественные аппараты менее требовательны к качеству присадок.
Теоретические основы
Экструзионная сварка применима только к материалам с большим диапазоном температуры, при которой сохраняется их вязко-текучее состояние, таким как полиэтилены, фторлоны, пластифицированный поливинилхлорид, полистирол. Такие материалы, способные нагреваться при температуре выше температуры текучести, называются термопластами. Диапазон температур между плавлением и термодеструкцией (разрушением материала) у термопластов составляет 50-180°С градусов.
Прочность соединения, полученного экструзионным способом, достигает 80-100% от расчетной прочности самих деталей, но при этом сильно зависит от температуры присадки. Нагрев присадочного материала осуществляется до температуры, превышающей его температуру текучести (Тт) на 30-60°C градусов. Расход теплоты присадки производится на потери в окружающую среду, на расплавление соединяемых кромок деталей и на сохранение вязкого состояния самой массы.
Следует заметить, что при этом температура нагрева деталей не должна превышать температуру термодеструкции материала, поскольку это приведет к снижению прочности соединения снизится.
На схеме ниже представлен процесс изменения структуры полимера при повышении температуры.
Соединению подлежат только соединения из термопластов, выполненных из одинакового материала. При этом присадка должна быть выполнена из того же вещества, что и соединяемые поверхности. В случае, если свариваемые детали обладают разными пределами текучести, предел текучести присадки должен быть равен среднему значению ПТ соединяемых деталей.
ПВХ и ПВДФ имеют небольшой интервал температур плавления и разрушения, поэтому их соединение должно проходить при тщательном контроле за температурным режимом. Для сварки таких материалов требуются экструдеры со шнеком, который тщательно перемешивает вязкую массу, а сварка должна производиться в один прием, без периодических выключений и нагревов экструдера.
Экструзионная сварка может применяться для формирования непрерывных протяженных швов на армированных материалах и пленках. При таком соединении экструзионная масса поступает на соединение пленок, которые протягиваются через прокатные валки. Затем соединяемый шов пропускается через прижимные валки, формируя сварочный шов.
Чтобы свести потери тепла к минимуму, экструзионная сварка должна проводиться при максимально большом диаметре присадочного прутка и высокой скорости подачи присадки.
Следует учитывать, что сварка экструдером запрещена для применения на трубопроводах, работающих под давлением.
В России правила проведения экструзионной сварки регламентируются стандартом ГОСТ 16310-80, этот стандарт регламентирует типы соединений, диапазон рабочих температур, толщины деталей, размеры кромок и другие технические параметры.
В мировой практике широко распространено применение немецкого стандарта DVS 2207-4, который более широко регламентирует проведение экструзионной сварки.
Примеры технических параметров сварки приведены в таблице.
Виды сварных швов
ГОСТ 16310-80 устанавливает более 10 видов сварочных швов, которыми можно соединять полимерные детали. Название шва зависит от внешнего вида его разреза. Рассмотрим основные из них.
V шов
С помощью столярного инструмента (ножовки, стамески или рубанка) производится обработка торцов соединяемых материалов. Создается скос, который в точке касания должен составлять угол в 45-90° градусов. На нижнем краю скоса должен оставаться прямой торец толщиной не более 1 мм.
Если стыкуются детали разной толщины, то сторона с большей толщиной срезается под большим углом, а меньшая – под меньшим. Таким образом, достигается равная толщина деталей в месте соединения.
Зазор между деталями не должен превышать 2 мм, чтобы обеспечить проникновение присадки во внутреннюю часть шва и обеспечить высокое качество соединения.
X шов
В отличии от V-образного шва, в X шве невозможно контролировать качество проварки. Но двойной шов призван компенсировать этот недостаток. Для такого вида шва предусмотрена собственная технология изготовления:
На соединяемых торцах формируются скосы с углом раскрытия 30-60° градусов,
Корневой слой стыкуется без зазора, предварительная фиксация осуществляется с помощью термофена. Проваривается шов сначала с лицевой части, затем с тыльной.
К шов
При применении такого шва производится обработка торцов скругленным скребком, затем производится предварительная фиксация листов с помощью термофена. Дополнительно может производится сварка со второй стороны соединения.
HV шов
Выполнение такого шва аналогично выполнению V-шва, однако угол раскрытия не должен превышать 60° градусов. Детали не стыкуются вплотную, между ними остается зазор в 2 мм. Этот зазор позволяет присадке проникнуть в соединение и выйти с наружной стороны, герметично закрывая шов.
Double HV шов
Процесс соединения деталей
Процесс подготовки и проведения сварочных работ с применением экструзионных покрытий проходит следующим образом:
- После запуска и прогрева экструдера производится его очистка от материала, использовавшегося ранее. Повторно применять присадку нельзя, потому что ее прочностные характеристики снижены,
- За 15-20 минут до начала сварочных работ производится очистка соединяемых поверхностей от пыли, масляных и жировых загрязнений механическим воздействием (скребками, мелкой наждачной бумагой),
- Обрабатываются торцы соединений под требуемый шов, на соединяемых поверхностях готовятся скосы или сварочные канавки,
- Производится нагрев соединяемых поверхностей горячим воздухом,
- Материал присадки поступает в экструдер, где нагревается от рубашки шнековой камеры и перемешивается до получения однородной пастообразной массы,
- Разогретая до вязкого состояния экструзия выдавливается через башмак на сварочный шов, частично расплавляя свариваемые детали и перемешиваясь с их веществом,
- На свариваемые поверхности с помощью сварочного башмака подается необходимое давление, обеспечивающее фиксацию деталей. Сила оказываемого давления зависит от материалов: так, для ПВД допустим широкий интервал давлений, а прочность соединения полипропилена падает при оказании слишком высокого давления.
- Процесс охлаждения проходит при естественных условиях, так как принудительное охлаждение приводит к уменьшению прочности шва вследствие перепада температур.
Существует два основных типа экструзионной сварки – бесконтактный и контактный.
Бесконтактный способ сварки требует применения прижимных устройств или прессов, с помощью которых оказывается давление на соединяемые детали. Экструзия при данном способе подается из мундштука, который не вводится в разъем.
При контактном способе мундштук вводится в соединяемый разъем до контакта с кромками и перемещается вдоль стыка под углом 10-15° градусов, заполняя полость присадочной массой. Давление, создаваемое присадкой, позволяет отказаться от оказания дополнительного давления на материал. Такая сварка позволяет обеспечить потери тепла и обеспечить дополнительный нагрев соединяемых поверхностей за счет тепла от мундштука.
Особенности экструзионного способа сварки различных полимеров
Понятие «сварка» относится не только к металлу. Она нужна также в работе с материалами типа полипропилен, полиэтиленпропилен, полиэтилен, то есть, полимерами.
Это вид сварки получил название экструзионного. Детали из полимера соединяют, используя присадочный спецматериал. Главное, чтобы состав у них был одинаковым. Это послужит гарантией качества шва.
Экструзионный способ выручит, когда нужно соединить листы из пленки, равно полипропиленовые и детали любых ёмкостей.
В меньшей степени подходит для ПВХ-изделий. И не подходит, в случае полиэтиленовых и других труб из пластика под напором. Его прочности на 80% в данном случае катастрофически мало.
Общие сведения
Экструзионный способ разработан специально, чтобы соединять толстостенные элементы. В отличие от традиционной с прутком, где нужен горячий воздух, здесь со швом мук почти не бывает.
Экструзия скоротечна, участие сварщика – минимальное, не приходится трястись над соблюдением режима процесса, долго осваивать азы «шовного дела».
Экструзионная наука доступна даже дебютанту. Умельцы смогут похвастать сварочным экструдером ручного типа, смастерив его сами.
Заниматься сваркой в ручном и автоматическом режимах – выбирать вам. В числе экструдеров в первом случае особняком стоит Leister fusion 3c. Преимущества в виде простого и рационального корпуса, скромно весит, а производительность выше.
Да, еще пруток безопасен в плане «закручивания». С неплохим ассортиментом принадлежностей для сварного дела можно ознакомиться на сайте интернет-лавки Weldmax.
При сварочных работах порой нужно пройтись по узким местечкам. Как раз для этих целей подойдет leister fusion 2. Понятен в управлении, малогабаритен, и устойчив к механическому воздействию. Fusion 2 не расстроит холодным пуском двигатель.
Нельзя не сказать несколько слов о ручном шнековом сварочном экструдере из линейки той же фирмы. С Leister weldplast s6 по мощности никто из всего ассортимента этого производителя не сравнится. Тем не менее, шумит не сильно, а сколько программ – удивишься.
Общие правила
При экструзионной сварке все части должны подходить друг другу. Имеется в виду химсостав, текучесть и плотность. В случае, когда у вас детали с разными показателями, состав присадки выбирается как нечто среднее между частями, которые нужно соединить.
Очистку кромок у деталей требуется проводить с тщательностью. Для большинства видов термопласта свойственно окисляться в атмосфере. Приступать к очистке лучше за 15-20 минут до начала процесса.
На поверхностях не допускается оставлять случайные мусоринки. Пострадает качество работы.
Не получилось подготовленные поверхности соединить в течение этого времени? Значит, очистку придется начинать заново. И еще. Применять для этого растворитель – плохая мысль!
Специфика
Варить трубы и др. конфигурации из полиэтилена экструзионной сваркой нужно по ходу сварочных канальцев, поверхностей пленок, которые кладут внахлест, также ориентиром будут углы полипропиленового листа.
Предварительно рабочие зоны разогревают до t, при которой должен запуститься процесс пластификации. С этой целью берут нагретый воздух, что идет непосредственно от сварочного агрегата.
Сгодятся такие источники извне как тепловое изучение, что дает стационарный экструдер.
Сейчас присадочный материал, который выбран (можно и прутком воспользоваться), помещают в спецкамеру устройства в гранулированной форме, где нагревают.
Когда масса доходит до стадии текучести, то, используя шнек, ее выдавливают посредством сварочного башмака туда, где намечен предполагаемый шов. Заменить шнек может, смотря, какой у вас экструдер, и диск.
Технология
К началу процесса экструзионной сварки поверхности, что нужно соединить, должны находиться в вязком состоянии. Потому воздушный поток, который нагрели до нужной t, направляют через сопло в место сварки.
Нагревание возможно во встроенном в экструдер термофене. Горячий воздух также обеспечат компрессор и пневматическая сеть, имеющаяся в организации. При этом t в термофене и от других источников поддается регулировке.
Какие бывают экструдеры
Они представлены шнековыми и безшнековыми образцами. У первых экструдеров процесс плавки проходит в камере. Наружу подается шнеком.
У тех, где оного нет, выдавливание ведется при помощи части прутка, которая еще не расплавилась, а значит, остается достаточно твердой. Безшнековые экструдеры имеют второе название – плунжерные. Они отличаются меньшей производительностью.
В них использование гранулированных присадок исключено. Но они проникнут в самые, мало кому доступные места. Кончик сварочного башмачка снабжен специальным отверстием. Он обеспечивает контроль за поступлением присадки в место сварки.
К экструзионному способу прибегают, когда работа предстоит с термопластами I группы, среди которых полипропилен, низкого давления полиэтилен. У них своя специфика.
Допустимое расплавление от необратимой термодеструкции отделяет 50 градусов. То есть, не стоит опасаться порчи материала, если он перегреется всего на 30 или 40 градусов.
Совсем другое дело, если перед вами термопласты II группы типа ПВХ или ПВДФ. С ними надо тщательно блюсти температуру в процессе нагрева.
В работе с термопластами этой группы нужен шнек особой формой. Он обеспечивает оптимальное перемешивание присадки, не допуская перегрева материала и гарантируя качественную экструзионную сварку.
Резюме
Если вы – новичок в сварном деле, то экструзионный способ сварки изделий из полипропилена будет самым доступным. Им вы сможете соединить любые толстостенные конфигурации.
Начинающим вполне по плечу сделать сварочный экструдер самим. Правда, это больше привлечет рьяных домашних умельцев. Большинство, наверняка, устроит богатый выбор ручных экструдеров, который предлагают торговые прилавки.
В числе фаворитов экструзионной сварки в ассортименте значится leister fusion 2.
Основные принципы и схема работы ручного сварочного экструдера
Среди обильного многообразия сварочных аппаратов на современном рынке особое место занимает ручной сварочный экструдер. Ручной экструдер для сварки представляет собой аппарат для соединения изделий из полиэтилена, полипропилена, пропилена, иных разновидностей пластмасс, пластиковых листов, пленки, ёмкостей (бочек, бассейнов и прочее), колодцев, детских горок и так далее. Редко используется для соединения изделий из ПВХ. Не подлежит для использования в сварке трубопроводов, так как прочность таких соединений не более 80%, они не будут герметичными.
Принцип работы этого аппарата заключается в следующем: горячий воздух подаётся из сопла экструдера и нагревает пространство (сварочная канавка или стык) между плоскостями деталей, доводя их до состояния пластика. Вместе с тем пруток подается в рабочую зону оборудования, нагревается и смешивается со шнеком (или диском), а затем образует однородную массу из пластика. Сквозь фильеру или сварочный башмак выдавливается полимер в расплавленном состоянии, затем после полного остывания получается готовый шов. Выдавливание полимера можно представить как выдавливание зубной пасты из тюбика.
Требование к идеальной чистоте при этом виде сварки самые жесткие. Тщательно очистить поверхности необходимо непосредственно перед началом сварки.
Соединяемые поверхности должны быть одинаковыми. Под этим понятием в данном ключе понимается одинаковый химический состав, плотность и текучесть материала. Пруток по этим показателям должен быть идентичный свариваемым деталям.
Виды ручного сварочного экструдера
- Шнековые (присадочный материал расплавляется в шнековом (экструзионном) отделении аппарата и выдавливается наружу с помощью шнека). Присадочный материал – это пруток или специальные гранулы, которые помещаются в шнековое отделение и уже там под воздействием высокой температуры при взаимодействии со шнеком становятся однородной массой, готовой к использования.
- Безшнековые или плунжерного типа. Пруток в таких экструдерах нагревается сначала с помощью электронагревателей вокруг области нагрева, а задняя твердая часть присадочного материала выступает в качестве поршня для передней уже вязкой массы.
- Комбинированные (сочетаются два вышеизложенных вида).
Безшнековые сварочные экструдеры обладают меньшей производительностью по сравнению со шнековыми. Но есть и плюсы: лёгкость и компактность, что позволяет использовать его в труднодоступном месте.
Особенность и приоритетность использования обусловлена следующими факторами.
- Ручной экструдер для сварки может варить изделия с толстыми стенками.
- Быстрая скорость сварки.
- Сведение к минимуму человеческого фактора. Здесь не требуется следить за состоянием сварочной ванны, как при сварке металла, контролировать правильное выведение сварочного шлака, выводить «ёлочки» и «зигзаги». Использовать это оборудование новичку будет проще всего.
Ручной сварочный экструдер: схема работы
При осуществлении соединения обе детали должны быть нагреты. Ручной сварочный экструдер для целей нагревания поверхностей перед выдавливанием присадочного материала может содержать в своей конструкции специальный нагреватель потока воздуха или по-другому термофен. Также нагретый поток воздуха может идти от внешнего оборудования: компрессор или пневмосеть организации. Нагрев присадочного материала осуществляется с помощью специальных электрических нагревателей вокруг шнековой (экструзионной) камеры. Но в более старых экструдерах нагрев камеры происходит с помощью горячего воздуха, который используется для нагрева зоны сварки. Перед нагревом области сварки воздух проходит вокруг шнекового отделения и расплавляет присадочный материал. Присадочный материал в расплавленном виде выходит наружу в зону сварки через сварочный башмак.
Сварка экструдером чаще всего применяется для полиэтилена низкого давления, полипропилена и других видов термопластов первой группы. У этого вида термопластов разница температуры расплавленного состояния и состояния термодеструкции около 50 градусов. Это говорит о том, что даже большой перегрев материала (примерно на 30-40 градусов) не способен сильно повредить его.
К термопластам второй группы относятся ПВДФ и ПВХ. У них разница температур между термодеструкцией и текучим состоянием материала незначительная, поэтому при сварке жесткие требования к работе отдела нагрева. При работе с термопластами второй группы существуют особые требования к шнеку, он должен быть специальной формы, чтобы более тщательно перемешивать массу, не допуская перегрева.
Также в процессе работы с ПВХ и ПВДФ экструдер не должен выключаться и/или долго находится в режиме ожидания.
Виды сварочных швов.
Существует несколько видов швов экструдером:
- V-типа
- Х-типа
- К-типа
- HV-типа
- Double HV-типа
- Е-типа
- F-типа
Шов после сварки экструдером получается за один раз.
Подготовительный этап сварки пластика
Отличительной особенностью экструзионной сварки является ее подготовительный этап. Малейшее загрязнение поверхностей будет причиной для некачественного шва (многие термопласты при воздействии воздуха подвержены процессу окисления). Поэтому очищение кромок нужно делать непосредственно перед сваркой – чтобы прошло не более 20 минут. В противном случае вам будет необходимо очистить поверхности заново. Для очищения не рекомендуется использовать растворитель.
Выполнение сварки экструдером
Если аппарат используется не впервые, тогда нужно удалить присадочный материал, используемый ранее. Даже если он того же состава. Повторный нагрев присадочного материала снижает его прочность.
Перед непосредственным началом сварки необходимо снять блокировки холодного пуска, нагреть аппарат и сварочный башмак до температуры, необходимой для работы, настроить производительность.
В процессе сварки необходимо поддерживать нужный угол наклона сварочного аппарата в зависимости от вида проделываемого шва. Если вам необходимо сделать перерыв, то экструдер нужно поставить на специальную подставку. Если перерыв планируется длительный – уменьшите температуру примерно на 40-50 градусов. Такое понижение температуры позволит приостановить нагревание присадочного материала и быстро возобновить работу.
Таким образом, сварка ручным сварочным экструдером является одной из самых несложных в применении среди остальных видов сварки и с применением других аппаратов. Совсем не необходимо быть профессионалом. Нужно лишь соблюдать инструкцию по эксплуатации экструдера и соблюдать вышеизложенные правила при работе с аппаратом и свариваемыми материалами.
Принцип действия и особенности работы экструдера для сваривания изделий из полипропилена
Место ручного экструдера для сварки - одно из почётных на полках с оборудованием строительных магазинов.
Его основная работа - соединение полипропиленовых заготовок и деталей из полипропилена, создание конструкций из пластмасс и предметов из плотной плёнки, сварка листов пластика, пайка резервуаров, сооружение предметов детской площадки и тому подобное.
Однако, для пайки поливинилхлоридных деталей этот аппарат не подходит, как и для создания трубопроводных конструкций. Прочность швов, полученных с помощью экструдера, менее 85 процентов, поэтому трубопровод не будет достаточно герметизирован.
Общая информация
Этот аппарат работает по такой системе: нагретая воздушная масса, идущая из сопел экструдера и увеличивает температуру промежутка (канавы или стыка) между соединяющимися деталями, делая последние пластичнее.
Параллельно в рабочую зону аппарата подходит прут. Он плавится и соединяется с диском (его называют также шнек), образуя однородную пластиковую массу.
Через фильерный инструмент или сварочный башмак выходит расплавленная полимерная смесь. Шов получается, когда вся масса остывает до комнатной температуры. Это похоже на выдавливание кетчупа из упаковки.
Поверхности, которые соединяет мастер, должны быть идентичны друг другу. Это подразумевает, что составные элементы, плотность упаковки материала и его текучесть у деталей одинаковы.
Прут для сварки по этим характеристикам также должен быть похож на элементы.
- Шнековые. В них проволока для присадки плавится в шнековом резервуаре экструдерного аппарата и выдавливается сквозь стержень с винтовой поверхностью вдоль оси - шнек. Вместо проволоки используют и материал в гранулированном состоянии. Он находится в специальном отделении, где соединяется в однородную расплавленную массу и становится пригодным к подаче.
- Безшнековые. Прут в этих моделях накаляется электронагревателями в участке нагрева. Задний конец проволоки в этом варианте остается твердым и подталкивает нагретый вязкий материал на участок образования шва.
- Скомбинированные. В них совмещаются шнековы и безшнековый типы.
Сварочные экструдеры лучше выбирать, когда нужно сварить пластиковые детали с большой толщиной. При этом соединения получатся быстро и практически безошибочно.
Всё потому, что мастеру не нужно контролировать состояние сварочного углубления, как во время варки металлических конструкций.
Кроме того, правильно подавать и убирать шлак тоже не приходится. Новичок легко справится с экструдерным устройством в первые часы практики.
Перед тем, как соединять элементы, их нужно нагреть. В корпус сварочного экструдера для этой цели может быть встроен термофен. Он нужен для того, чтобы пластиковые детали нагрелись потоком воздуха перед тем, как на них подастся присадочный материал.
Нагретая воздушная масса может идти не только от термофена, но и от компрессорной установки или организационной пневмосети. Присадочная проволока нагревается благодаря электрическим нагревателям, встроенным по кругу экструзионного отделения.
В устаревших моделях экструдеров шнековая камера подогревается жарким воздухом, который нагревает также и зону сварочной работы. Перед тем, как "дойти до сварки" воздух идёт через отделение с диском и плавит материалы для присадки.
Последний подходит к зоне сварки сквозь башмак в состоянии своеобразной лавы.
Ручной сварочный экструдерный аппарат используют в основном для пайки полиэтилена с низким давлением, полипропиленовых деталей и остальных типов термических пластмасс из первой группы.
У них температура плавления и температура разрушения рознятся на 50 градусов Цельсия. Это уменьшает беспокойство по поводу деструкции, так как даже перенапряжение на 35-45 градусов не повреждает итоговое соединение.
Вторая группа термических пластмасс включает поливинилиденфторид и поливинилхлорид. Они плавятся и разрушаются с очень маленькой температурной разницей, поэтому тут важно жёстко контролировать терморежим сварки.
Чтобы работа со 2й группой термопластов протекала "как надо", шнековая деталь должна быть особой: иметь специальную форму, чтобы перемешивание массы было равномерным, а сам полимер не перегревался.
При работе с элементами из этих материалов, экструдер должен долго работать в ожидающем режиме или не выключатся долгое время.
Виды швов
Экструдер создает нужное соединение с первого раза. Виды швов ручного сварочного экструдера:
Подготовительный этап
Момент подготовки перед экструзионной сварки отличается от такого для других типов. Но, как и в других случаях, поверхности деталей нужно очистить от грязи и пыли, иначе шов получится некачественным.
Также пластмассы легко окисляются из-за воздействия воздуха. Очистить кромки нужно не более чем за двадцать минут до начала пайки.
Если вы сделаете это раньше, детали всё равно придется расчищать заново. Не пробуйте использовать для очистки растворитель, он может деформировать пластмассу.
Выполнение сварки
Если экструдерный аппарат не новый, и вы уже использовали его раньше, уберите из резервуара остатки присадки, которые вы применяли до этого.
Сделать это нужно, даже если вы использовали тот же материал, что и в этот раз. Если присадка нагреется еще раз, её прочность уменьшится.
Затем нужно снять блокировку с холодного пуска, разогреть устройство и подающие детали до температуры, при которой вы собираетесь работать, установить настройки производительности.
Во время того, как вы будете варить, поддерживайте необходимый наклон экструдера. Он будет зависеть от того, какой тип шва вы выбрали. Если вы проработали долго и нуждаетесь в перерыве, поместите сварочный аппарат на подставку для него.
Если пауза будет долгой, снизьте температуру аппарата примерно на 45 градусов. Нагрев присадки приостановится, но проблем с продолжением процесса не будет.
Заключение
В отличие от других видов соединения пластика и металла, экструзионная сварка не требует постоянного контроля сварочной области и подачи присадки.
Поэтому для сварки этим методом не нужно быть профессионалом. Единственное условие - соблюдение инструкций по использованию экструдера и правил сваривания конструкций. Желаем удачи в работе!
Читайте также: