Оборудование: муфельная печь, термопара (хромель- алюмель), разо гретый инструмент (пластина Ст3), тестер, контактная машина «Оса-5», заготовки (оргстекло).

Тема: сварка пластмасс разогретым инструментом.

Цель: определить влияние температуры разогретого инструмента на процесс формирования сварного соединения

Оборудование: муфельная печь, термопара (хромель- алюмель), разо гретый инструмент (пластина Ст3), тестер, контактная машина «Оса-5», заготовки (оргстекло).

Пластмассы - материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагрева и давления формоваться в из делия сложной конфигурации и затем устойчиво сохранять заданную форму.
Пластмассы подразделяются на термопласты и реактопласты. В состав пластмассы, кроме полимера, могут входить минеральные или органические наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и др.
Свариваемость характеризует пригодность материала к образованию неразъемного соединения при рациональном технологическом процессе.

Диффузионно-реологический процесс взаимодействия свариваемых поверхностей реализуется в стадии вязко-текучего состояния (макромолекулы приобретают максимальную подвижность и имеют наименьшую плотность упаковки). Степень и скорость диффузии зависят от молекулярной массы полимеров и полярности звеньев молекул. Свариваемость полимеров в количественном отношении оценивается энергией активации вязкого состояния, которая характеризует:
• молекулярно-массовое распределение;
• разветвленность молекулярных цепей;
• полярность молекулярных звеньев.
Свариваемость полимеров может также оцениваться по интервалу вязко-текучего со стояния и по характеристике вязкости расплава (табл. 1).

Способность многих термопластических материалов к упорядоченному расположению макромолекул (кристаллизации) обеспечивает, при определенных температурных условиях, восстановление структуры сварных швов, близкой к основному материалу.
Химический процесс взаимодействия свариваемых поверхностей основан на образовании химических связей между полимерными материалами.
Материалы, неподдающиеся диффузионной сварке (отверждённые реактопласты, редкосетчатые полимеры, линейные полициклические полимеры), а также стремящиеся сохранить структуру свариваемых материалов (кристаллические или ориентированные термопласты: полиимиды, полиэтилентерефталаты, полиамиды, фторсополимеры), можно соединить путём химического взаимодействия функциональных групп или с помощью присадочного материала, близкого по активности к каждому из свариваемых полимеров, при этом нагрев и сварочное давление создают необходимые условия для протекания процесса, а присадочные материалы способствуют активизации реакционноспособных групп.
Качество химической сварки определяется:
• длиной активных групп контактирующих материалов;
• концентрацией активных групп контактирующих материалов;
• подвижностью активных групп контактирующих материалов.
Сварка пластмасс - технологический процесс получения неразъемного соединения элементов конструкции посредством диффузионно-реологического или химического взаимодействия макромолекул полимеров, в результате которого между соединяемыми поверхностями исчезает граница раздела и образуется структурный переход от одного полимера к другому.
Классификация методов и способов сварки пластмасс (рис. 2) включает тепловую, сварку, сварку растворителями и сварку комбинированием нагрева и действия растворителей.
Тепловая сварка имеет наибольшее количество способов. При этом подразделяют две группы сварки: с использованием внешнего теплоносителя и с генерированием тепла внутри свариваемого материала за счет преобразования различных видов энергии.

Сварка нагретым инструментом основана на оплавлении поверхностей сварки путем их прямого соприкосновения с нагреваемым инструментом. Подразделяется на сварку инструментом, удаляемым из зоны сварного шва (с подводом тепла как с внешней стороны де талей, так и непосредственно к соединяемым поверхностям), и сварку элементом, остающимся в сварном шве.
При сварке косвенным методом нагретый инструмент соприкасается с внешними поверхностями соединяемых деталей, а тепло передается к перекрывающим друг друга свариваемым поверхностям за счет теплопроводности свариваемого материала. Применяются ленточная, роликовая, прессовая и термоимпульсная сварки. При ленточной сварке для нагрева свариваемых изделий и создания давления используется нагретый инструмент в виде ленты, а при роликовой - в виде ролика. При прессовой сварке для создания необходимого сварочного давления применяются сварочные прессы, позволяющие осуществлять шаговую сварку. При термоимпульсной сварке используют малоинерционный нагреватель (лента или проволока), по которому периодически пропускают электрический ток; после отключения электроэнергии сварной шов быстро охлаждается. Среди способов сварки с подводом тепла к соединяемым поверхностям применяются стыковая и раструбная технология сварки, сварка нахлёсточных соединений.

Сварка нагретым инструментом

Способ основан на контактной передаче теплоты на­гревательным устройством свариваемым деталям. При достижении температуры сваривания нагревательное устройство отводят и детали прижимают друг к другу (рис. 1).

Рис. 1. Сварка термопластов нагретым инструментом встык:

а — нагрев; б — соединение и ох­лаждение; 1— нагретый инструмент; 2 — свариваемые детали;3 — сва­ренное изделие; 4 — сварной шов; P1 — давление оплавления кромок; Р2 — сварочное давление

Время разогрева сварных кромок 10 с.

Результаты опыта

Вывод: в ходе лабораторной работы было определено влияние температуры разогретого инструмента на процесс формирования сварного соединения. Определена оптимальная температура образо вания сварного соединения 300 °С.