Главная
Сварные
соединения из пластмасс
Пластмассы в большинстве случаев являются
многокомпонентными смесями и композиционными материалами, у которых технологические
свойства, в том числе и свариваемость, в основном определяются свойствами
полимера.
В зависимости от поведения полимера при
нагревании различают два вида пластмасс: термопласты, материалы, которые могут
многократно нагреваться и переходить при этом из твердого
в вязкотекучее состояние, и реактопласты, которые могут претерпевать этот
процесс лишь однократно.
Оценка
свариваемости пластмасс. Процесс
сварки термопластов состоит в активации свариваемых поверхностей деталей, либо
находящихся уже в контакте (сварка ТВЧ, СВЧ), либо приводимых в контакт после
(сварка нагретым инструментом, газом, ИК-излучением и
т.д.) или одновременно с активизацией (сварка трением, УЗ-сварка). При плотном
контакте активированных слоев должны реализоваться силы межмолекулярного взаимодействия.
В процессе образования сварных соединений
(при охлаждении) происходит формирование надмолекулярных структур в шве, а
также развитие полей собственных напряжений и их релаксация. Эти конкурирующие
процессы определяют конечные свойства сварного соединения.
Технологическая
задача сварки — максимально
приблизить по свойствам шов к исходному - основному материалу.
Чтобы образовалось сварное соединение двух
поверхностей, необходимо прежде всего обеспечить
течение расплава в этой зоне. Течение расплава в зоне сварки зависит от его
вязкости: чем меньше вязкость, тем активнее происходят сдвиговые деформации в
расплаве - разрушение и удаление дефектных слоев на контактирующих
поверхностях, тем меньшее давление необходимо прилагать для соединения
деталей.
Вязкость расплава, в свою очередь, зависит от
природы пластмассы и температуры нагрева в интервале вязкотекучести. Вязкость
служит одним из признаков, определяющих свариваемость пластмассы: чем она
меньше в интервале вязкотекучести, тем лучше свариваемость и, наоборот, чем
больше вязкость, тем сложнее разрушить и удалить из зоны контакта ингредиенты,
препятствующие взаимодействию макромолекул. Однако нагрев для каждого полимера
ограничен определенной температурой деструкции Tд, выше которой происходит его разложение -
деструкция.
Термопласты различаются по граничным
значениям температурного интервала вязкотекучести, т.е. между температурой их
текучести Тт и деструкции Тд (табл. I).
Чем шире интервал вязкотекучести термопласта,
тем проще получить качественное сварное соединение, ибо отклонения по температуре
в зоне шва менее отражаются на величине вязкости.
Температурный интервал вязкотекучести
некоторых термопластов
|
Материал |
Температура
текучести Тт,°С |
Температура деструкции
в воздухе Тд,°С |
|
Полиэтилен (ПЭНД) |
130...135 |
230 |
|
Полипропилен (ПП) |
175... 180 |
250 |
|
Поливинилхлорид (ПВХ) |
180...200 |
240 (азот), 140 |
|
Пентапласт (ПТП) |
190...195 |
230...240 |
|
Полистирол (ПС) |
150...160 |
220...230 |
|
Полиметалкрилат (ПММА) |
175... 180 |
170... 180 |
|
Фторопласт 4М |
265...300 |
350 |
II.
Классификация пластмасс по свариваемости
|
Группа
свариваемости |
Температурный
интервал ΔT, °C |
Вязкость
ηmin, Па·с |
Градиент
вязкости Па·с/10ºС |
|
Хорошо сваривающиеся |
50 |
102...103 |
<5 |
|
Удовлетворительно сваривающиеся |
50 |
104...105 |
>10 |
|
Ограниченно сваривающиеся |
50 |
107...108 |
>15 |
|
Трудно сваривающиеся |
Температура деструкции ниже температуры текучести |
||
|
1011...1012 |
- |
||
За количественные показатели свариваемости
приняты:
температурный интервал вязкотекучести
ΔT,
минимальное значение вязкости ηmin,
градиент изменения вязкости в этом интервале.
По свариваемости термопластичные пластмассы
можно разбить по этим показателям на четыре группы (табл. II).
Сварка термопластичных пластмасс возможна,
если материал переходит в состояние вязкого расплава, если его температурный
интервал вязкотекучести достаточно широк, а градиент изменения вязкости в этом
интервале минимальный, так как взаимодействие макромолекул в зоне контакта
происходит по границе, обладающей одинаковой вязкостью.
При экспериментальной оценке свариваемости
пластмасс фундаментальным показателем является длительная прочность сварного
соединения, работающего в конкретных условиях по сравнению с основным материалом.
email: KarimovI@rambler.ru
Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21
Теоретическая механика Сопротивление материалов
Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов
