Сварочное оборудование

Полипропилен обладает относительно высокой температурой плавления — около 165° С, что на 30-50° выше температуры плавления полиэтилена и примерно вдвое выше температуры размягчения ПВХ.

Температуры, при которых ведется сварка, способствуют интенсивной деструкции, вследствие чего на свариваемых поверхностях образуется значительной толщины слой окислившегося материала, вызывающего повышенную хрупкость сварного шва. Применение соответствующих стабилизаторов снижает деструкцию материала и улучшает качество сварных соединений.

При сварке в нагретом и холодном материале возникают значительные тепловые напряжения, которые могут компенсироваться только до тех пор, пока материал находится в легко деформируемом состоянии. При понижении температуры модуль упругости полипропилена резко повышается, и поэтому при охлаждении непосредственно после сварки в материале «замораживаются» собственные напряжения, являющиеся результатом понижения температуры от 165 до 20° С.

Эти напряжения с течением времени падают — они релаксируют, так как термопласты не обладают высокой упругостью.

Для того чтобы определить остаточное напряжение как функцию времени, проводили релаксационные измерения, установившие, что собственные напряжения уже через 6 ч снижаются в зависимости от материала до 70-50% исходного значения, а далее понижаются очень медленно.

Напряжения возникают в узкой зоне, поскольку из-за низкой теплопроводности воздействию тепла подвергается только небольшая область вдоль сварного шва. Кроме того, низкая теплопроводность приводит к появлению напряжений между нижней и верхней сторонами шва, особенно при большой толщине листа или трубы, обычно составляющей несколько миллиметров. Напряжения по толщине шва по уровню значений равны напряжениям в продольном направлении. Эти напряжения при сварке встык изделий с толщиной 10 мм и более вызывают повышенную хрупкость швов, особенно если сварку ведут без предварительного нагрева.

Поперечные напряжения, возникающие при сварке встык с помощью нагревательного инструмента, невелики и симметричны вследствие одновременного нагревания и охлаждения всего шва.

На определенных участках сварного шва тепловые напряжения вызывают многоосное напряженное состояние, интенсифицирующее хрупкость сварного шва.

Вязкость нагретого полипропилена ниже, а с повышением температуры более резко падает, чему полиэтилена. Поэтому, несмотря на более высокую температуру плавления полипропилена, для его сварки не нужна более высокая температура.

Подлежащие соединению поверхности должны быть нагреты до одинаковой температуры. Если одна из поверхностей перед сваркой будет слишком холодной, то более нагретый и более текучий материал другой поверхности при соединении сразу будет выжиматься наружу. Такое соединение не в состоянии будет выдерживать больших нагрузок.

Исследователи установили, что контактная сварка труб встык может дать положительные результаты только для термостойких, соответственно стабилизированных сортов полипропилена.

При сварке встык особенно большое значение имеет контроль давления прижима торцов к нагревательному элементу при нагреве материала и давления прижима сопрягаемых поверхностей. По сравнению с другими термопластами с более высокой вязкостью расплава давление прижима полипропилена к нагревательному элементу должно быть несколько меньшим (не превышать 0,75 кГ;смг), тогда материал довольно глубоко прогревается и нагретый сравнительно текучий слой не выжимается наружу. При сопряжении нагретые поверхности сжимаются также с очень умеренным усилием (от 1 до 1,5 кГ/см2).

При соединении этим методом труб с толщиной стенки свыше 8 мм часто получаются хрупкие швы. В этих случаях, так же как при газовой прутковой сварке, целесообразно предварительно нагревать трубы до 150-160° С, например, в термошкафах. Хорошие результаты дает сварка при температуре нагревательного элемента 200° С и меньше при соответственно большей длительности нагревания.

Читайте так же:

• Газообразные теплоносители
• Сущность процесса сварки
• Сварка вращающимся прутком (заклепками)
• Техника высокочастотной сварки
• Сварка электросопротивлением