Sudarea plasticului

Sudarea materialelor plastice este un proces tehnologic de obținere a unei legături permanente a elementelor structurale datorită acțiunii difuziei-reologice sau chimice a macromoleculelor polimerice , în urma căruia interfața dintre suprafețele de îmbinat dispare și trecerea structurală de la un polimer la se creează altul.

Procesul de difuzie-reologic de interacțiune între suprafețele pieselor de sudat este cel mai eficient implementat în stadiul stării de curgere vâscoasă a materialului, când moleculele au mobilitatea maximă și densitatea de împachetare cea mai scăzută. În unele cazuri, este posibil să se realizeze slăbirea structurii polimerului prin acțiunea unui solvent. Gradul și viteza de difuzie depind de greutatea moleculară și polaritatea unităților polimerice. Pe măsură ce acestea scad, viteza de difuzie crește.

Sudarea chimică se bazează pe crearea de legături chimice între materialele polimerice. Spre deosebire de lipire, sudarea chimică nu creează o fază continuă separată. Materialele care nu sunt supuse sudurii prin difuzie (termoduri, vulcanizate) pot fi îmbinate prin interacțiunea chimică a grupurilor funcționale sau folosind un material de umplutură care are activitate apropiată de polimerii sudați, în timp ce încălzirea și presiunea creează condițiile necesare pentru sudare și materialele de umplutură contribuie la activarea grupurilor .

În funcție de capacitatea de sudare, toți polimerii cunoscuți pot fi împărțiți în 4 grupe.

• Primul grup este termoplasticul neorientat cu o energie de activare a curgerii vâscoase semnificativ mai mică decât energia de distrugere a unei legături chimice (nu mai mult de 150 kJ / mol), un interval de temperatură a unei stări vâscoase (Td-TT> 50 ° C), o vâscozitate la topitură de 102-105 Pa • s în intervalul de temperatură de sudare. Aceste termoplastice se sudează bine. Sudarea este posibilă folosind diferite metode în domeniul de temperatură, care se află într-un interval larg de la punctul de curgere până la temperatura de degradare. Polimerii sunt mai bine sudați prin topire, se referă în primul rând la poliolefină - polietilenă și polipropilenă de înaltă și joasă presiune. Acești polimeri se caracterizează printr-o energie scăzută de activare a curgerii vâscoase (46-53 kJ/mol), un punct de curgere destul de scăzut (120-160°C), o gamă largă de curgere vâscoasă (>50°C) și un debit relativ scăzut. vâscozitatea topiturii.

• Al doilea grup include termoplastice cu o energie de activare a curgerii vâscoase, care este apropiată de energia de rupere a unei legături chimice, cu un interval de temperatură îngust de o stare de curgere vâscoasă (<50 °C) sau o vâscozitate relativ ridicată la topire (107). -108 Pa • s). Produsele semifabricate din toate materialele termoplastice cunoscute aparțin acestei grupe și sunt orientate. Toate aceste materiale sunt prost sudate. Pentru a asigura posibilitatea sudării lor prin fuziune, este necesar în fiecare caz individual să se caute metode și tehnici optime. Acest grup de termoplastice este cel mai comun. La el sunt niște fluoroplaste etc.

• Al treilea grup - termoplastice , a căror energie de activare a fluxului vâscos nu depășește energia legăturii chimice, precum și termoplastice, a căror vâscozitate la topire este de 1011-1012 Pa • s. Aceste termoplastice nu pot fi transferate într-o stare vâscoasă, adică nu pot fi topite. Formarea îmbinărilor sudate în astfel de termoplastice se realizează prin procese de difuzie la interfață, cu condiția ca contactul necesar pentru aceasta să fie realizat prin deformarea foarte elastică a materialului. Sudarea prin difuzie se realizează prin contact prelungit al suprafețelor.

• Al patrulea grup este termoplasticul și vulcanizatoarele (polimeri care nu pot fi îmbinați prin sudare prin difuzie). Ele sunt sudate ca rezultat al interacțiunii chimice a moleculelor de polimer, provocată de încălzire, presiune sau introducerea unui agent de reticulare în zona de sudare.

Metode de sudare

Au fost dezvoltate metode speciale de sudare a produselor din plastic. Acestea includ:

Sudarea cu gaz cald

Sudarea cu gaz fierbinte, cunoscută și sub denumirea de sudare cu aer cald, este sudarea folosind căldură. A fost dezvoltat un pistol termic care produce un jet de aer fierbinte care înmoaie ambele părți ale materialelor plastice care se îmbină. (Sudarea PVC-ului cu acril este o excepție de la această regulă.)

Sudarea cu gaz cu aer cald este o metodă comună de fabricare a produselor, cum ar fi rezervoare chimice, rezervoare de apă, schimbătoare de căldură și fitinguri sanitare.

La sudarea țesăturilor și a foliilor, nu se poate folosi o tijă de umplere. Două foi de plastic sunt încălzite folosind gaz fierbinte (sau un element de încălzire) și apoi unite. Acest proces rapid de sudare poate fi efectuat continuu.

Termoetanșare

Sigilarea termică este procesul de sudare a unui material termoplastic cu un alt material similar folosind căldură și presiune. Sigilarea termică este utilizată pentru multe aplicații, inclusiv conectori, adezivi activați la căldură, etc. La etanșarea termică, trebuie făcut un test de aderență. Marcarea piesei din plastic și a donatorului trebuie să se potrivească cu cel puțin 80% în compoziție.

Sudarea prin extrudare

Sudarea prin extrudare este utilizată pentru a produce suduri lungi într-o singură trecere. Această metodă este preferată pentru îmbinarea materialului cu o grosime mai mare de 6 mm. Tija de sudură este introdusă în extrudere manuale miniaturale din plastic și extrudată din extruder la îmbinări. Imbinarile sunt inmuiate printr-un jet de aer fierbinte.

Sudarea de înaltă frecvență

Unele materiale plastice precum PVC, poliamide (PA) și acetați pot fi încălzite de unde electromagnetice de înaltă frecvență. Sudarea de înaltă frecvență folosește această proprietate pentru a înmuia materialele plastice atunci când sunt îmbinate. Încălzirea este localizată, procesul de sudare poate fi continuu.

Sudarea prin radiofrecvență a fost folosită încă din anii 1940. Această metodă de sudare sudează PVC, poliuretan, nailon etc.

Sudarea prin inducție

Folosit pentru sudarea materialelor plastice cu conductivitate electrică slabă. În acest caz, un material cu o conductivitate electrică ridicată - metale sau fibre de carbon - este încorporat în joncțiune. Mașina de sudură conține o bobină de inducție care este alimentată cu un curent electric de înaltă frecvență. Curentul generează un câmp electromagnetic care acționează asupra urechilor conductoare ale piesei de prelucrat. Ele sunt încălzite rezistiv de curenți induși numiți curenți turbionari. Sudarea prin inducție este utilizată pe scară largă în industria aerospațială, de exemplu.

Sudarea cu ultrasunete

Sudarea cu ultrasunete folosește frecvență înaltă (15 kHz până la 40 kHz) cu amplitudine scăzută a vibrațiilor pentru a genera căldură prin crearea de frecare între materialele care trebuie îmbinate. Sudarea cu ultrasunete poate suda aproape toate materialele plastice.

Sudarea prin frecare

În sudarea prin frecare, două părți ale materialului sudat sunt afectate de vibrații mecanice la o frecvență mai mică (de obicei 100-300 Hz) cu o amplitudine mai mare (1 până la 2 mm) decât în ​​sudarea cu ultrasunete. Frecarea creează căldură care topește zonele de contact dintre aceste părți. În materialele plastice se formează straturi care se împletesc între ele. La sfârșitul mișcării de vibrație, ambele părți rămân legate de îmbinarea sudată. Mișcarea de frecare poate fi liniară sau circulară.

Vezi și: Sudarea rotativă

Sudarea cu laser

În sudarea cu laser, cele două piese de sudat sunt puse sub presiune. În acest moment, fasciculul laser se mișcă de-a lungul liniei de conectare. Fasciculul trece prin prima parte și este absorbit de o altă parte sau de un strat opac, astfel încât să fie generată suficientă căldură pentru a înmuia materialele plastice și a crea o sudură.

Pentru sudare se folosesc diode laser semiconductoare cu lungimi de undă cuprinse între 808 nm și 980 nm. și niveluri de putere de la 1 W la 100 W, în funcție de tipul materialelor, grosimea acestora și viteza de proces dorită.

Soluție de sudare

Sudarea are loc folosind un solvent, care este folosit pentru a dizolva polimerul la temperatura camerei. În timpul dizolvării plasticului, lanțurile polimerice se mișcă liber în lichid și se amestecă cu alte lanțuri dizolvate. În timp, lanțurile își pierd mobilitatea. Se formează o masă solidă de lanțuri polimerice încurcate care formează sudura.

Această metodă este utilizată în mod obișnuit pentru sudarea țevilor din plastic în instalațiile sanitare casnice.

Literatură

• GOST R ISO 17659-2009 Sudare. Termeni multilingvi pentru îmbinări sudate . - M. : FSUE „Standartinform”, 2009.
• J. Alex Neumann și Frank J. Bockoff, „Welding of Plastics”, 1959, Editura Reinhold.
• Siguranța utilizării încălzitoarelor și etanșoarelor dielectrice cu radiofrecvență, ISBN 92-2-110333-1
• Michael J. Troughton, „Handbook of Plastics Joining, A Practical Guide”, a doua ed., 2008, ISBN 978-0-8155-1581-4
• Tres, Paul A., „Proiectarea pieselor din plastic pentru asamblare”, ed. a 6-a, 2006, ISBN 978-1-5699-0401-5

Link -uri

• Sudarea plasticului
• Sudarea plasticului
• Sudarea plasticului