Сварка

Сварка Сварка соединяемых поверхностей из синтетических материалов производится в термопластическом состоянии материала, так что и сваривать можно только такие синтетические материалы, которые переводятся в это состояние достаточно высокой вязкости. К ним относятся в большинстве случаев аморфные и частично кристаллические термопласты, поскольку они имеют достаточно высокие молекулярные веса. Для этого в особенности подходит экструзионное органическое стекло. Блочное органическое стекло можно сваривать лишь условно при использовании вспомогательных материалов, так как при нагревании с трудом можно достичь удовлетворяющего термопластического состояния. Даже дополнительное повышение температуры не способствует достижению требующегося размягчения, а обуславливает разрушение, а затем образование пузырей вследствие испаряющегося метилметакрилата.
Тщательный подбор температуры нагревания, давления и времени нагревания представляется необходимым для того, чтобы достичь оптимальной сварки синтетических материалов. При слишком длительном воздействии температуры сварки возникает опасность термического повреждения. Следует учитывать также сморщивание синтетического материала при охлаждении, которое носит более значительный характер, чем у металлов. При охлаждении не следует прибегать к мерам по устранению сморщивания во избежание внутренних напряжений, остающихся после сварки, это значит, что недопустимо принудительное охлаждение водой или сквозняком. Правила осуществления сварки без возникновения внутренних напряжений состоят в следующем:
- равномерное нагревание зоны сварки;
- нагревание достаточно большого объема материала;
- медленнее и равномерное охлаждение;
В частности, в случае с акриловым стеклом после процесса сварки требуется обжиг.
4.1 Последовательность осуществления процесса при сварке Процесс сварки обычно можно подразделить на следующие этапы работы
- подготовка свариваемых поверхностей;
- нагревание зоны сварки;
- приложение давления, необходимого для осуществления сварки;
- охлаждение сварного шва;
- окончательная обработка сварного шва.
4.2 Способы сварки Нагревание свариваемых деталей можно осуществлять с помощью подвода тепла, конвекции, облучения, а также внутренним и наружным трением. Исходя из этого, выявляются многочисленные способы сварки. Способы, связанные со сваркой органического стекла, представлены способом тепловой газовой сварки, способом сварки с применением нагревательных элементов, ультразвуковым способом сварки, способом сварки при трении (ротационная, а также вибрационная и линейная сварка).
4.2.1 Термическая газовая сварка В большинстве случаев термическая газовая сварка производится вручную, и поэтому требует значительной доли опыта и мастерства. Перенос тепла осуществляется нагретым газом, при этом используется преимущественно сухой и не содержащий масла воздух. Аппараты, нагреваемые газом, уже не имеют решающего значения, как это бывает в случае с электрическим способом нагреваемыми аппаратами с возможностью электронного управления; при работе на стройке применяют также электрические аппараты со встроенной воздуходувкой.
4.2.1.1 Термическая газовая сварка
с помощью колебательных движений насадки При термической газовой сварке с выполнением насадкой колебательных движений сварочный аппарат и сварочный припой подводятся вручную. Скошенный конец сварочного припоя удерживается в начале сварного шва и нагревается вместе с основным материалом. При этом форсунка колебательными движениями ведётся по направлению шва, так что поток горячего воздуха распределяется на основной материал и сварочный припой. С помощью давления, прикладываемого по возможности в вертикальном направлении, сварочный припой ведут в направлении сварного шва. При этом он нагревается в нижнем изогнутом диапазоне. Необходимо учитывать:
- равномерное распределение тепла с помощью соответствующих колебательных движений,
- вертикальный подвод сварочного припоя,
- соответствующим образом соразмеренное приложение давления через посредство сварочного припоя.
4.2.1.2 Термическая газовая сварка
при подтягивании сварочного припоя При термической газовой сварке с подтягиванием сварочного припоя (называемой также скоростной сваркой) основной материал и сварочный припой нагреваются до их соприкосновения.
При сварных швах большего размера предпочтительно применение профилированных стержней, пригнанных к форме шва (например, трёхгранные стержни в случае с V-образными швами). Сварочный припой нагревается в тянущей форсунке и с помощью клювообразной насадки в нижней части форсунки вдавливается в сварной стык. В результате движения форсунки вперёд сварочный припой подтягивается, как правило, автоматически.
При необходимости сварочный припой нужно подтолкнуть рукой, чтобы избежать растяжения вследствие трения в форсунке. Скорость осуществления сварки приблизительно в 3-4 раза выше, чем при сварке с помощью колебательных движений насадкой. Требующееся для сварки давление можно прикладывать равномернее и более несложным способом. Поэтому предпочтение отдаётся термической газовой сварке с подтягиванием сварочного припоя, а не термической газовой сварке с помощью колебательных движений форсункой. Однако этот способ не всегда можно применить в труднодоступных местах.
4.2.2 Сварка с использованием
нагревательных элементов Обе соединяемых детали нагреваются на стыковых поверхностях с помощью нагревательного элемента и свариваются при приложении усилия. Во всех способах сварки с помощью нагревательных элементов аналогичным представляется временной параметр приложения усилия. При времени, необходимом для ассимилирования, прикладывается давление ассимилирования, при этом стыкуемые поверхности прижимаются к нагревательному элементу.
При низком давлении разогревания обе детали нагреваются в зоне сварки до достижения пластифицирования. Время перенастройки предназначено для отведения нагревательного элемента. С целью выдерживания как можно более низкого диапазона температур обе свариваемые детали быстро подводятся друг к другу, при этом давление стыкования прикладывается до тех пор, пока в месте сварки не образуется наплыв. Давление стыкования выдерживается в течение времени, необходимого для охлаждения. Сварка считается законченной при охлаждении обрабатываемого изделия до температуры окружающей среды.
4.2.3 Ультразвуковая сварка Соединяемые плоскости приводятся в колебательное движение под действием ультразвука. При этом механическая вибрация обуславливает внутреннее нагревание и трение пограничных поверхностей на площади стыка, которое нагревает элемент конструкции. По этой причине соединяемые поверхности привариваются друг к другу в условиях приложенного давления.
4.2.4 Сварка трением При сварке трением нагревание, необходимое для пластифицирования (оплавления) соединяемых деталей, достигается в результате трения.
а) ротационная сварка
Условие осуществления этого способа состоит в том, чтобы, по крайней мере, одна из соединяемых деталей была ротационно-симметрична, т.е. соединяемая поверхность должна иметь форму круга, конуса или другую соответствующую форму. Ротационно-симметричная соединяемая деталь приводится во вращательное движение, тогда как другая деталь фиксируется. Притом, что свободно вращаемая деталь под действием как можно более высокого давления прижимается к зафиксированной соединяемой детали в процессе торможения, образуется теплота трения, которая обеспечивает быстрое приваривание. Если необходимо снять нарост, образующийся во время сварки, то следует учесть, что этот процесс приводит к уменьшению прочности на растяжение.
б) вибрационная и линейная сварка
Вместо непрерывных вращательных движений, как при ротационной сварке, при вибрационной и линейной сварке необходимое нагревание создают движения, направленные линейно или под углом навстречу друг к другу. При этом обе соединяемые детали одновременно прижимаются друг к другу. Теплота, образующаяся в результате этого процесса, приводит к размягчению, а значит, и к привариванию. В конце процесса сварки соединяемые детали выравнивают с целью достижения конечного положения.