Сварка изделий из пластмасс

Развитие химии высокомолекулярных соединений привело к тому, что изготовленные на их основе пластмассы превратились в незаменимые материалы, обладающие ценными свойствами. Такие термопласты, как поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен высокого и низкого давления (ПЭВД, ПЭНД), полистирол (ПС), полипропилен (ПП) и др. являются в настоящее время крупнотоннажными. Создание новых полимерных строительных материалов способствует разработке эффективных строительных конструкций, их производству и монтажу, повышению долговечности. Постоянно растут объемы пластмассовых сварных строительных конструкций. Например: из 1 тонны металлических труб диаметром 100мм можно сварить трубопровод длиной не более 80 м, а из 1 тонны полиэтиленовых – длиной более 1 км. т.к. масса 1м полиэтиленовой трубы = 0,0935 кг.

Достоинства сварных пластмассовых конструкций:

- Коррозионностойки почти во всех кислотах (кроме органических) и щелочах. Сварные швы не требуют дополнительной изоляции (в виде краски, лака, плёнки) от коррозионного воздействия окружающей среды;.

- Пластмассовые конструкции легче металлических. Конструкции из ПХВ составляют 1/2 массы таких же сваренных из алюминия, 1/5 стальных и 1/8 свинцовых;

- Пластмассовые конструкции обладают гладкой поверхностью, в связи с чем повышается пропускная способность трубопроводов на 10-15%.

Недостатки сварных пластмассовых конструкций:

- Прочность пластмассовых изделий ниже чем у стали. У пластмасс б_в=500 – 700·10 Мпа, у стали б_в=540 – 600·10 Мпа

- Пластмассовые конструкции могут работать в относительно небольшом интервале температур (- 40 до+60⁰ С). Стальные работают (- 60 до + 400⁰ С).

- Изделия из пластмасс со временем стареют. Срок старения для разных пластмасс различен. Пластмассовые трубопроводы работают без аварий 15-20 лет.

КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ СВАРКИ ПЛАСТМАСС.

Сварка пластмасс – это процесс получения неразъёмного соединения, при котором поверхности соединяемых деталей активируются путём нагрева или введением растворителей с последующим приложением давления. Сварка деталей из пластмасс производится при условии, когда полимер находится в вязкотекучем состоянии. Однако в вязкотекучее состояние переходят только термопласты и пластмассы на их основе. Пластмассы на основе реактопластов можно нагревать только один раз (при производстве деталей). А при повторном нагреве они не переходят в вязкотекучее состояние и поэтому плавлением сваривают только термопласты.

Классификация способов сварки пластмасс по принципу подвода тепла и генерации тепловой энергии:

Сварка с внешним подводом тепловой энергии:

- контактная тепловая сварка (нагретым инструментом, клином, диском и т.п.);

- проплавлением (прессовая, нагретым роликом);

- термоимпульсная (лентой, нагретой нитью);

- газовая сварка (нагретым газом или открытым пламенем);

- сварка расплавом (сварка с помощью присадки);

- сварка литьём под давлением.

2. Сварка за счёт генерирования тепловой энергии непосредственно в зоне контакта свариваемых деталей:

- сварка в переменном электромагнитном поле (ТВЧ, токами сверхвысокой частоты);

- сварка трением (вращением, вибротрением);

- сварка излучением (инфрокрасное излучение, лазером);

- сварка электронагревателем (спиральным пластинчатым).

3. Сварка без подвода тепловой энергии:

- сварка с помощью растворителей;

- сварка давлением.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

Необходимое качество сварных соединений обеспечивается системой контрольных мер, предпринимаемых при подготовке деталей к сварке, в ее процессе и после окончания.

До сварки необходимо проконтролировать качество заготовок, их сборку, качество сварочных материалов, исправность сварочного оборудования.

В процессе сварки следует систематически контролировать основные параметры режима сварки, глубину проплавления кромок.

После окончания процесса сварки контролируют сплошность сварных соединений:

- внешний осмотр;

- рентгенопросвечивание;

- ультрозвуковая дефектоскопия;

- испытание на герметичность водой, газом или специальными растворами.

Для контроля качества швов применяют также растяжение, сжатие, изгиб, что относится уже к разрушающим испытаниям на образцах.

Наплавка

Наплавка – процесс нанесения слоя металла на поверхности неметаллического изделия. Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей и получения изделий с заданными свойствами поверхности: износостойкость, жаростойкость, кислотостойкость и др.

При наплавке, в отличие от сварки, в процессе участвует небольшое количество основного металла в связи с небольшой глубиной проплавления. Поэтому внутренние напряжения и деформации изделия незначительны.

Заданные свойства наплавленного слоя получают введением в него легирующих элементов.

При наплавке применяют:

- Наплавочную проволоку: Нп-25, Нп-40, Нп-85, Нп-50г;

- Покрытые электроды: ОЗН-250, ОЗН-300, Т-620;

- Флюсы: для получения легированного шва при наплавке углеродистой проволокой: ОСЦ-45, АН-20, АН-8, АНК-19;

-Порошковая проволока и лента ПП-АН120, ПП-АН122;

- Зернистые порошкообразные сплавы: сталинит М, Вокар, Висхом, сормайт и др.

Для наплавки применяют в основном дуговые виды сварки: ручную плавящимся и неплавящимся электродом, полуавтоматическую и автоматическую под слоем флюса, и в защитных газах. Наряду с дуговой применяют газовую, электрошлаковую, индукционную.

Недостатком газопламенной наплавки является более низкая производительность и увеличенная зона нагрева основного металла. В связи с этим газопламенная наплавка применяется для деталей небольших габаритов.

Техника наплавки должна обеспечить максимальную производительность, при этом должно быть хорошее формирование наплавленного слоя, позволяющее уменьшить припуски на механическую обработку:

- При наплавке плоских поверхностей целесообразно применять широкие валики, т.е. вести процесс с колебательными движениями;

- Наплавку тел вращения производят вдоль образующей или круговыми валиками;

- При наплавке зернистых порошков используют угольный электрод. При сварке металлическим электродом твердость наплавки понизится;

- При газопламенной наплавке, на предварительно нагретую поверхность направляют пламя, но не доводят основной металл до расплавления. Затем дают присадку и, расплавляя ее, наплавляют металл, добиваясь его растекания по всей поверхности. Также применяют флюсы;

- При газокислородной наплавке применяют также трубчатые наплавочные материалы. Они представляют собой стальные или никелевые трубки, заполненные смесью карбидов вольфрама с другими износостойкими материалами.