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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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