Файл: Коган, З. А. Консервация и упаковка машиностроительной продукции.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 69
Скачиваний: 0
Длительность нагрева пластмассы должна быть доста точно большой, чтобы в процессе сварки была достигнута температура плавления материала. Время и температура сварки взаимно связаны между собой. Чем ниже темпера тура, тем длительнее должна быть в известных пределах продолжительность сварки. Считается, что минимальное время, необходимое на образование качественного соеди нения, равно 0,5 с.
В результате сжатия подлежащие сварке пленки при ходят в наиболее плотный контакт. Большое давление может ослабить расплавленный термопластичный материал и привести к механическому повреждению сварного шва. При сжатии материал выдавливается из свариваемых поверхностей еще до достижения им температуры плавле ния. При низком давлении, наоборот, расплав застывает, вследствие чего шов получается пузырчатым. Рекомен дуется опытным путем установить до сварки необходимую величину давления, которая зависит также и от толщины свариваемой пленки.
Пленки из пластифицированного поливинилхлорида в зависимости от сорта обл-адают различной вязкостью расплава. Только при соответствующем давлении и про должительности прессования можно получить высокока чественный шов.
Пленки из полиэтилена хорошо свариваются, так как полиэтилен превращается в жидкость низкой вязко сти, которая имеет тенденцию распределяться на капли.
Пленки из полиамида свариваются с большим трудом, так как у материала отсутствует четко выраженная точка плавления. При нагреве полиамида до точки плавления масса его становится жидкотекучей, и при сжатии она разбрызгивается вокруг сварочных электродов и вспени вается. Чем больше толщина материала, тем более затруд нительна его сварка. Сварка пленки из полиэтилентерефталата затруднена из-за высокой температуры точки плавления материала, а также узкого температурного интервала плавления.
Термопластичные пленки по свариваемости могут быть разделены на три группы:
1-я группа — пленки из полиэтилена высокой и низкой плотности, которые хорошо плавятся в широком темпера турном диапазоне; для этих пленок могут быть применены простые методы сварки;
220
2- я группа — ацетат целлюлозы, пластифицированный и жесткий поливинилхлорид, которые легко плавятся
только |
в узком |
температурном диапазоне; для их-сварки |
|
требуется более |
сложное |
сварочное оборудование; |
|
3- я |
группа — пленки |
из полиамида, полиэтилентере- |
фталата, которые могут свариваться обычными методами, но трудно. Пленки из плиофильма (гидрохлориды каучука) относятся ко 2-й или 3-й группам в зависимости от тол щины.
Свариваемость термопластичных материалов зависит от механических свойств расплавленного вещества. Так, ацетат целлюлозы в большой степени подвержен поверх ностному старению, проявляющемуся в затвердевании материала; поэтому сварка материалов, хранившихся ряд лет на складах, становится затруднительной.
Зарубежные специалисты [110] указывают на необхо димость соблюдать при сварке пленок следующие требо вания:
а) |
температура |
сварочного устройства |
должна быть |
||
равномерной |
и |
поддерживаться в |
узких |
пределах; |
|
б) |
давление |
сварочного электрода |
на |
поверхность |
пленки должно быть равномерным и позволять простую регулировку;
в) |
поверхность сварочных |
электродов должна быть |
||
очищена от прилипшей пленки |
и |
нагара; |
||
г) |
металлические |
поверхности |
электродов должны |
|
иметь |
закругленные |
края и кромки для предотвращения |
||
порезов и разрывов |
пленки; |
|
|
д) рабочие поверхности сварочных электродов должны иметь термостойкое покрытие из фторопласта, чтобы избе жать прилипания пленки к электродам.
Кроме того, необходимо соблюдать следующие условия: а) температура поверхности сварочного электрода должна на 5—10% превышать температуру сварки, по скольку тепло, необходимое для сварки, должно распро
страняться через |
один или несколько слоев пленки; |
б) плотное сжатие при сварке, обеспечивающее уско |
|
ренный прогрев |
пленки; |
в) необходимо |
увеличить температуру поверхности |
сварочного электрода при увеличении рабочей скорости сварочного аппарата и соответственно уменьшении вре мени выдержки; этим будет обеспечено поддержание постоянной температуры на поверхности пленки при сварке;
221
г) при увеличении толщин свариваемой пленки затруд няется прогрев, что требует повышения мощности обору дования;
д) при увеличении толщины свариваемой пленки для удаления остаточного тепла необходимо усилить охлажде ние участка сварки;
е) при изготовлении чехлов и мешков с клиньями и угловыми вставками интервал температур сварки умень шается, так как для подогрева дополнительных слоев пленки в углах требуется большее количество тепла; в то же время тепло должно быть ограничено во избежание подгорания других участков чехлов при сварке только двух слоев пленки;
ж) при образовании на поверхности сварочных элек тродов нагара при прилипании пленки требуется из-за уменьшения передачи тепла повышение температуры сварки;
Т а б л и ц а 44
Условия сварки полимерных пленок
Материал |
Диапа |
зон тем |
|
пленки |
ператур |
|
в °С |
Полиэтилен: |
|
|
|
низкой |
плот |
|
|
ности |
. . • |
120— |
|
|
|
|
175 |
высокой |
плот |
135— |
|
ности |
. . . |
||
|
|
|
175 |
Полипропилен . . |
160— |
||
Поливинилхлорид |
205 |
||
135— |
|||
Поливинилиден- |
175 |
||
|
|||
хлорид |
|
. . . . |
130— |
Ацетат |
целлюло |
160 |
|
|
|||
зы |
|
|
175— |
Целлофан |
с |
поли |
250 |
|
|||
мерным |
покры |
120— |
|
тием |
|
|
|
|
|
|
205 |
Темпера втура"С |
Режим сва рки |
|
||
, |
s |
в: |
Охлажден ие |
|
|
и |
it |
||
|
5 |
" |
Е |
|
|
; « ь |
О) |
|
|
|
" я |
* |
а " |
|
150 |
Л 4 |
|
0,5 на |
Требуется |
|
|
|
0,025 мм |
|
|
|
|
толщины |
|
150 |
1,4 |
То же |
То же |
|
175 |
1,4 |
» |
» |
|
|
|
|
0,5—1 |
Требуется |
150 |
0,14 |
0,5—1 |
То же |
|
— |
2,8—4,5 |
0,5 |
Требуется |
|
107— 0,35—1,4 |
0,5 |
Не требует |
||
218 |
|
|
|
ся |
222
Способы сварки |
термопластов |
Контактный нагрев |
Лучевой нагрев |
Т.
ч§ g
|
§1 |
а си |
ц |
I I |
|
|
I I |
|
|
I6 а |
|
Рис. 49. Классификация способов сварки термопластов
з) при применении при сварке упругих прокладок в виде лент, подушек необходима частая смена их для обеспечения эластичности;
и) необходимо регулярно следить за температурой сварочных электродов, систематически проверяя ее пиро метрами и термопарами.
В той же инструкции ЧССР по упаковке изделий маши ностроительной промышленности, экспортируемых в обла сти с тяжелыми климатическими условиями, приведены показатели свариваемости пленок из различных пласти ческих масс (табл. 44).
Условная классификация существующих способов сварки приведена на рис. 49. В основу' классификации положено разделение способов сварки по признаку нали чия или отсутствия в процессе сварки непосредственного механического контакта между материалом и теплоноси телем. Для сварки полимерных пленок наиболее пригод ными являются следующие способы сварки: диэлектри ческий нагрев; термоимпульсный, сварка постоянно нагре тым инструментом; сварка ультразвуком. Остальные спо собы, такие как сварка инфракрасным излучением, гаммаизлучением и оплавлением, из-за отсутствия оборудования применяют редко.
Сварка диэлектрическим нагревом. Сварка диэлектри ческим нагревом в электрическом поле высокой частоты
223
основана на преобразовании электрической энергии в те пловую непосредственно в материале, распределенной равномерно по всему его сечению. Пленочные материалы, подлежащие сварке, помещают между двумя электродами, выполняющими функцию пластин конденсатора, присое диненного к источнику тока высокой частоты. Благодаря принудительному охлаждению водой электродов, сопри касающихся с поверхностью свариваемых пленок, темпе ратура сварки достигается быстрее в зазоре между плен ками и в пленке раньше, чем на поверхности. Этим обеспе чивается то, что поверхность пленок не прилипает к элек тродам и незначительно деформируется после приложения давления.
При сварке пленочных материалов с применением нагрева токами высокой частоты процесс теплообразова ния зависит не от физических свойств пленки, а от элек трических параметров пленки и температуры сварки.
Скорость нагрева в- отличие от нагрева внешним источ ником тепла не зависит от размеров теплопроводности свариваемого материала и определяется величиной актив
ной мощности |
сварочного аппарата. |
Удельная |
активная мощность р м в вт/см2 , выделяемая |
в виде тепла в материале, характеризуется следующим уравнением:
|
|
рм = 0,55ем tg 6/£2 10- 1 2 , |
|
|
|
|
где ем —диэлектрическая |
проницаемость |
свариваемого |
||||
материала; |
tg 6 — тангенс |
угла диэлектрических |
потерь |
|||
материала; |
—частота приложенного напряжения в Гц/с; |
|||||
Е — напряженность в в/см. |
|
|
|
|||
Из этого уравнения следует, что выделяемое в мате |
||||||
риале тепло |
прямо пропорционально е и tg б. |
|
||||
Особенностью нагрева токами высокой частоты различ |
||||||
ных материалов |
является |
то, что материалы с малыми |
||||
значениями |
е й |
tg б плохо |
нагреваются |
в |
электрическом |
|
поле высокой частоты, и для улучшения |
нагрева |
прихо |
дится применять высокие частоты или весьма высокие напряженности поля.
Наиболее экономичной и целесообразной для обеспе чения высокой скорости сварки пленки из полихлорви нила толщиной 0,15—0,5 мм является частота приложен ного напряжения аппарата 30—60 Гц. При этом для меньшей-толщины пленки-требуется более высокая частота колебаний. - -' - . . . '
224
Для сварки пленки из полиэтилена |
толщиной |
30— |
||
200 мкм требуется |
частота |
аппарата |
высокочастотной |
|
сварки от 200 МГц. |
|
|
|
|
Незначительные |
перекосы, |
а также загрязнения |
элек |
тродов вызывают искрение электродов, приводящее к про гару свариваемого материала.
В усовершенствованных конструкциях машин для высокочастотной сварки пленок из термопластических масс предусматривается применение специальных элек тронных искрогасителей.
Преимущества метода сварки диэлектрическим нагре вом следующие:
а) высокочастотный нагрев является скоростным мето дом; теплопроводность материала при нем не влияет на процесс нагрева; нагрев зависит только от диэлектри ческих параметров материала;
б) температура в зоне сварного шва всегда выше поверхностей, прилегающих к электродам;
в) внешний вид полученного сварного шва аккуратный, так как поверхности сварочных электродов остаются относительно холодными;
г) процесс сварки не зависит от индивидуальных навы ков рабочего; наблюдается стабильность качества сварного шва;
д) сварной шов обладает полной герметичностью при прочности его, близкой к прочности свариваемого мате риала.
Сварка термоимпульсным способом. Этот способ сварки полимерных пленок обеспечивает возможность получения высококачественных швов при непосредственном сопри косновении контактных элементов с термопластическими материалами.
Пленки при сварке зажимаются между двумя губ ками, одна из которых или обе снабжены узкой метал лической пластиной или проволочкой, защищенной нагревостойким электроизоляционным материалом (стек лотканью, фторопластом или кремнийорганическим кау чуком).
При прохождении по металлической пластине или проволоке электрического тока в течение непродолжи тельного, но регулируемого промежутка времени, она нагребается, расплавляет материал пленок и сваривает при приложении давления, т. е. при сжатии губок. Губки остаются сжатыми до момента, пока не остынет материал,
15 3. А. Коган |
225 |