Понятие и технологии сварки пластиков: что это такое и как происходит?

Сварка пластика – эффективный способ прокладки полипропиленовых труб, ремонта пластмассовых изделий. Однородный шов получают путем нагревания и расплавления. Для этого предназначены специальные приспособления. Работать с ними может научиться каждый. При выборе технологии учитывают преимущества и недостатки каждого метода.

Сварка пластика является самым экономичным технологичным способом.

Общая информация о сварке термопластов

Соединение деталей из пластмассы путем нагрева – технология, давно применяющаяся в промышленных условиях и домашних мастерских. Использование горячих способов возможно только при работе с материалами, относящимися к группе термопластов. Так называются виды полимеров, полностью сохраняющие свои характеристики после нагрева, расплавления и остывания. В этом заключается их отличие от реактопластов, разрушающихся при нагревании и заключительной обработке.

При высокой температуре такие материалы сгорают, термопласты же расплавляются.

Подходящие марки и правила выбора

К холодной сварке для пластмассы выставляются меньше строгие условия, чем к сварке для металлических материалов. На рынке завоевали лидерские места, следующие марки:

• Poxipol – двухкомпонентная универсальная масса, применяемая для соединения разных по структуре деталей. Производится в двух тубах, содержащихся в картонной упаковке. Подходит для наружного применения при отрицательных температурах. Но такие условия влияют на период застывания.

Массу допустимо наносить различной толщины. При этом холодная сварка не растечется, не сомнется.

В состав не входят растворители, поэтому он безопасен для организма и применяется в жилых помещениях. Применение требует тщательной очистки склеиваемых плоскостей.

• Tytan – холодная сварка, основа которой состоит из эпоксидной смолы с добавлением отвердителей и пластификаторов. Благодаря им, время застывания сокращено до получаса. Вводить в эксплуатацию деталь допустимо через час. Эксплуатационная температура -60 — +130 градусов, поэтому сварка Титан используется при экстренном ремонте приборов, механизмов, работа которых предусмотрена при повышенных температурах. Водостойкий состав.
• Mastix – многокомпонентный состав, состоящий из эпоксидного полимера, пластификатора, наполнителя, отвердителей. При нанесении тонкого слоя, застывание происходит за 7 минут. Эксплуатационная температура -60 — +200 градусов. Качественно склеивает не только пластиковые, но и металлические элементы.

Также широко используются холодные сварки марок Момент Супер Эпокси, Скол, Алмаз, Секунда .

При выборе материала обращается внимание на эксплуатационную температуру, чтобы сварка смогла выдержать склеивание. Если работа рассчитана на длительный промежуток время, то лучше купить состав с быстрым, прочным схватыванием, что значительно сократит ремонтные работы.

Разновидности пластика с характеристиками свариваемости

Метод соединения выбирают в соответствии с видом полимера и его характеристиками.

Высокой свариваемостью отличаются:

1. Полиэтилен. Изделия из такого пластика соединяют путем расплавления кромок, которые затем совмещаются под давлением, исключающим деформацию.
2. Полипропилен. Материал применяется при производстве труб, которые соединяют с помощью электропаяльника мощностью 1500 Вт. Путем повышения температуры в месте соединения намертво скрепляют 2 элемента. Свойства материала помогают получить шов, не пропускающий влагу.
3. Поливинилхлорид (ПВХ). Пластик не деформируется при нагреве. Сварное соединение получается прочным и однородным.

Полипропилен – синтетический термопластичный неполярный полимер.
Средней или низкой свариваемостью обладают такие полимеры:

1. Полистирол. Полимер используется при изготовлении посуды, игрушек, бытовых предметов. Детали из этого полимера отличаются достаточно плохой свариваемостью, они требуют тщательной подготовки.
2. Полихлорвинил. Горячие методы при сопоставлении элементов из такого полимера применять не рекомендуется. Это объясняется возможностью деформации краев, ухудшающей качество шва. Более эффективными являются холодные способы.

Рекомендуем к прочтению Какой паяльник для ППР-труб самый лучший

ВИНИПЛАСТОВЫЕ (ПВХ) ЛИСТЫ. СВАРКА ПВХ ЛИСТОВ.

Винипластом (непластифицированным поливинилхлоридом, НПВХ или просто ПВХ) называется материал, представляющий собой жесткую термопластичную массу с не пропускающей свет структурой. Он применяется в строительной, химической, автомобильной, приборостроительной и другой промышленности.

Главные компоненты винипласта

Изготовление рассматриваемого материала сопровождается смешиванием ПВХ с перхлорвиниловой смолой, модификационными веществами, и наполнителями. Чтобы полученное в конце производственного процесса полотно обрабатывалось доступными домашним умельцам приспособлениями, подготавливаемое сырье дополняется небольшим количеством смазывающих соединений. Роль присадки, которая изменяет свойства конечной продукции в нужную изготовителю сторону, играет роль каучук или хлорированный полиэтилен. Количество этого ингредиента должно равняться 35 процентам. В полимере также находится 20 процентов наполнителя, который представлен сажей, мелом либо аэросилом. Дополнительно присутствуют минимум десять процентов пластификационных и модификационных добавок. Первая разновидность этих веществ помогает уменьшить себестоимость полностью готовой продукции, а вторая — значительно улучшить ее технические характеристики. Антиоксиданты и стабилизаторы продлевают эксплуатационный период, предотвращая разрушение пластика в процессе обработки. Красители позволяют придать изделию определенный оттенок.

Способы производства ПВХ листов

При формировании винипластовых (ПВХ) изделий сырье подвергается сжатию прессовальным устройством, пропусканию через экструзионный аппарат, литью с применением высокого показателя давления. Используемый способ получения из НПВХ изделий контролируется разновидностью и предназначением продукта:

• Детали со сложными геометрическими очертаниями и большими параметрами размеров — вакуумное формирование листов.
• Полотна с лишенными шероховатостей поверхностями — сжатие состоящих из винипластовой пленки пакетов с помощью прессующего устройства.
• Пленочные покрытия — прокатывание непластифицированного поливинилхлорида.
• Небольшие изделия с разнообразными очертаниями — сжатие порошков или таблеток, литье из гранул под значительным давлением.

Размеры и вес ПВХ

Малый параметр веса позволяет перевозить комплекты винипластовых полотен на легковых автомобилях. У изделий размером 600х1500х2 мм он равняется примерно 2,8 килограмма, а 1240х2420х20 мм — 96 килограммам. Магазины предлагают винипластовые полотна размером 600х1500, 650х1500, 670х1500, 700х1500, 750х1500, 1240х2420 или 1300х2000 мм. Если отделочным работам подвергается поверхность с нестандартной конфигурацией, у производителя заказывается индивидуальный размер. Среди других услуг находится разрезание НПВХ, создание деталей, упаковка комплекта, доставка на объект и так далее.

Соединение листов винипласта (сварка ПВХ листов)

Сварка винипласта (ПВХ) осуществляется одним и 3-х способов:

• Сварка ручными аппаратами горячего воздуха (сварочными фенами)
• Сварка ручными сварочными экструдерами
• Сварка на стыковых сварочных станках

Общие принципы сварки ПВХ (винипластовых) листов ручным инструментом (фены и экструдеры):

Перед началом работы материал разрезается на куски необходимых размеров. Дополнительно фрезой снимается фаска, величина которой контролируется толщиной обрабатываемого листа. Если последняя равняется 5 мм, раскрываемый шов наклоняется на 55–60 градусов. Когда толщина превышает пятимиллиметровое значение, угол увеличивается до 70–90 градусов. Фаску необходимо удалять равномерно по всей длине изделия. Швы, образовавшиеся во время наращивания винипластового покрытия, теряют оптимальные показатели прочности и эластичности под влиянием кислорода. Поэтому листы обязательно свариваются в инертном газе. Этот вариант разрешается использовать при объединении изделий между собой, ремонте помещений и некоторых других мероприятиях. Но обрабатываемый материал необратимо портится температурой горючих газов, выходящей за рамки дозволенных параметров. Чтобы заполнить получившийся шов, разрешается воспользоваться присадочными прутьями. Их следует нагревать вместе с объединяемыми деталями. Представленный углекислым газом, воздухом либо азотом теплоноситель нагревается специальной горелкой, потребляющей энергию газового топлива или электрического тока. В первом варианте упомянутого устройства теплоноситель прямым (непосредственный контакт) либо косвенным (через стенку) способом получает необходимую температуру с помощью огня, порождаемого сгорающим газом. Во втором варианте традиционно используются питающиеся электричеством трубчатые электронагреватели (ТЭНы). Когда температура достигает 80 градусов выше нуля, структура нагреваемого винипласта подвергается размягчению. Если она равняется 180 градусам, изделие постепенно течет. А 200–220 градусов тепла делают полимер вязкотекучим, заставляя его листы свариваться между собой под влиянием дополнительно оказываемого давления. Прочность швов контролируется объемом и степенью нагрева масс подаваемого воздуха, диаметром сварочного прута и горелочного сопла, а также толщиной соединяемых полотен. Показатель диаметра сопла рекомендуется выбирать по толщине свариваемых листов, очертанию кромок и размеру используемого при сварке прута. Когда его значение будет отличаться от идентичной характеристики сварочного прута, произойдет усложнение нагревания последнего и ухудшится качество формируемых стыков. Если свариваются листы толщиной 3–5 миллиметров, сопло горелки должно обладать диаметром примерно 1,5–2 миллиметра. Когда выполняется соединение изделий толщиной 16–20 миллиметров, размеры наконечника увеличиваются до 3,5–4 миллиметров.

Сварка винипластовых (ПВХ) листов на стыковых сварочных станках

В данном случае процесс сварки практически не отличается от аналогичного процесса сварки полиэтиленовых или полипропиленовых листов. Однако стоит учитывать, что сварка ПВХ — гораздо более сложный процесс, связанный с уменьшенным «сварочном окном» температуры.

ПВХ (винипласт) — сложный для сварки полимерный материал, для работы с которым требуются специфические навыки.

Специалисты компании ССПЛ готовы провести мастер-класс по сварке ПВХ листов на стыковых сварочных станках производства ССПЛ для обеспечения наилучшего результата.

В нашем каталоге представлены все виды оборудования для сварки винипластовых (ПВХ) листов:

• Сварочные фены для сварки винипласта
• Сварочные экструдеры для сварки ПВХ
• Стыковые сварочные столы для ПВХ (винипласта)

Способы горячей сварки и необходимое оборудование

Для соединения пластиковых элементов путем нагрева используются следующие инструменты:

• ручные агрегаты, выдающие струю горячего воздуха;
• экструдеры;
• устройства для соединения листовых полимеров;
• автоматические сварочные агрегаты.

Феном для сварки пластика соединяют любые термопласты.

Чтобы правильно выбрать средство сварки термопластов, необходимо изучить принципы работы, преимущества и недостатки каждого устройства.

Ручной фен или пистолет

Совместно с подобным оборудованием применяют расходный материал – пруток, который укладывают между соединяемыми элементами. После этого шов нагревают строительным феном. Устройство напоминает бытовое приспособление, используемое для сушки и укладки волос. Температура и мощность промышленного фена выше. Благодаря этому кромки свариваемых элементов расплавляются, образуется однородная масса. Затвердевая, она скрепляет детали.

Температура воздушной струи регулируется автоматически или вручную. В комплект входят насадки, помогающие соединять пластиковые элементы встык или внахлест. Конфигурация сопла выбирается в зависимости от типа пластика, толщины деталей, опыта работы сварщика.

Бытовые фены используют для выполнения рутинных операций. Промышленные варианты предназначены для прокладки полимерных трубопроводов.

Экструдер

Прибор похож на пистолет, на конце которого установлена насадка для фиксации присадочного прутка или трубки.

Экструдер – это машина для непрерывной переработки полимерного сырья.

Принцип действия основывается на:

• нагревании расходного материала до полужидкой консистенции;
• выведении массы в место соединения деталей;
• затвердевании расплава с последующим формированием шва.

С помощью экструдера можно сваривать элементы любой толщины за один проход. Производительность устройства выше, чем у фена. Главный недостаток – невозможность сварки изделий из разных типов пластика. Это объясняется разницей в температурах плавления. Перед началом работы края деталей очищают от следов грязи и жира, способных ухудшить качество шва.

Рекомендуем к прочтению Как самому запаять радиатор охлаждения

Контактная сварка

Оборудование выдает кратковременные тепловые импульсы, применяемые в сочетании с давлением. Устройства используются на производственных площадках, где выпускают сваренные полимерные листы.

Сварка при помощи паяльника

Для скрепления пленки в бытовых условиях подходит и обычный электрический паяльник. На его жало лучше всего надеть наконечник с ученическим или плакатным пером, выполненный из металла. Если полимер прожигается насквозь, наконечник слегка сдвигают с жала прибора – так уменьшается площадь теплоотдачи.

Пайка получается более надежной, если укрепить на паяльник специальные ролики. У наконечника до упора стачивается жало, в центре торца вырезается паз, для чего используют ножовку. Вам понадобится медный диск с диаметром 1 см (те, кто всерьез озаботится сооружением такого прибора, могут выточить его самостоятельно).

Просверлите отверстие диаметром примерно 5 мм для крепления оси, диск вставьте в сделанную прорезь и закрепите. Он должен свободно вращаться. Чтобы сварочный шов получился ровным, ведите его по линейке. Аппарат надо вести до той точки, где шов кончается, не отрывая, с нажимом. Чаще такой подход применяют для запайки пакетов. Чтобы получить красивый шов, немного потренируйтесь на ненужных кусках.

Газовая сварка

Такой вариант относится к термическим методам соединения пластмассовых изделий.

Как подобрать газ для горячей сварки

В качестве источника тепла нередко используют кислород или аргон. Однако самым экономичным газом считают воздух, не оказывающий отрицательного воздействия на пластик.

В качестве газов для сварки применяют кислород, водород или аргон.

Ультразвуковой метод

Универсальный способ термосварки подразумевает локальный нагрев места соединения до температуры, близкой к параметру плавления. Дозированное тепловое воздействие не способствует перегреву и деформации материала, иногда наблюдающемуся при использовании других методов. Оборудование работает с частотой 17-45 кГц.

Электрические колебания превращаются в механические, передающиеся обрабатываемому материалу.

Высокочастотная сварка

Экономичный метод применяют во многих отраслях промышленности. Сварка ведется с использованием 2 металлических электродов, между которыми циркулирует ток частотой 30-75 МГц. Высокочастотное электрическое поле нагревает края деталей до необходимой температуры. После сопоставления кромки охлаждают естественным путем. Метод подходит для соединения элементов толщиной 0,5-2 мм. При этом используют 2 способа сварки: внахлест или встык.

Высокочастотная сварка – это способ сварки давлением, при котором кромки деталей нагреваются током.

Фрикционный способ

Сильное трение способствует выделению тепловой энергии, частично расплавляющей края деталей. Сжатие под большим давлением приводит к формированию однородного прочного шва. Главное преимущество фрикционного метода – высокая производительность. Недостатком считают возможность применения только для сварки жестких разновидностей термопластика.

Использование лазера

Из-за высокой стоимости данная технология редко применяется в бытовых условиях.

В промышленности лазерный метод используется при:

• сборке автомобилей на автоматизированных линиях;
• производстве электронных приборов, при котором требуется осторожное обращение с мелкими пластиковыми деталями;
• изготовлении медицинских инструментов и аппаратов, где необходимо создание стерильных условий;
• упаковке продуктов мясной и молочной промышленности.

Лазерный метод помогает сваривать конструкции сложной конфигурации. Другие методы в этом случае оказываются малоэффективными.

Растворение поверхности

Простая технология основывается на химическом расплавлении кромок с последующей фиксацией под давлением. Для ускорения работы может применяться нагрев. Главный недостаток – токсичность применяемых при работе веществ. Метод не рекомендуется использовать в домашних условиях.

Рекомендуем к прочтению Температура нагрева полипропилена при пайке труб

Раскаленный газ

Сварка пластика газом означает, что для размягчения материала используется направленный поток раскаленного воздуха либо промышленного газа — аргона, азота и других. В бытовых условиях обычно применяется воздух, а инструментом для его подачи служит строительный фен.

Температура подаваемого газа должна быть примерно на 80-100 ° выше, чем температура вязкотекучести, то есть размягчения до нужной кондиции свариваемого металла. В этих условиях также необходимо обеспечивать давление на соединяемые кромки пластика. Для этого может использоваться прижимной валик, которым ведут вдоль шва вслед за феном (требуется помощь другого человека), либо специальные фиксирующие насадки на фен.

Такая насадка позволяет сжимать поверхности во время сварки. Специально для обработки широкоформатных листов — баннеров, тентов, элементов крови — разработаны щелевые и формировочные насадки на типовой промышленный фен (тепловой пистолет).

В промышленности чаще применяется специальный газовый состав, обеспечивающий отсутствие окислов в сварном шве, которые ослабляют его структуру. В быту это некритично, так как нагрузка на пластмассовые детали обычно незначительна.

Нагрев газом налагает ограничение на толщину свариваемого материала — не более 2 мм. Оптимально — 1,5 мм.

Газовое сваривание пластика может быть как без применения присадочного материала, так и с присадкой. Роль присадки играют так называемые электроды — стержни из пластмассы различных марок (подбираются исходя из марки пластика), диаметром от 2 до 6 мм.

Называть их электродами не совсем корректно. Никакой ток по ним при газовой сварке не идет (почти все пластики — диэлектрики). Но название прижилось просто по аналогии со сваркой металла.

Использование присадки позволяет увеличить прочность шва и углубить сварной шов. Этот способ подходит для скрепления более толстых деталей. Возможна как ручная подача присадки с прикаткой валиком, так использование специального оборудования — экструдера, экструзионного пистолета.

Подбор сварочных прутков

Данные элементы играют роль электродов. Их применяют при пайке листового пластика, труб, полиэтиленовых предметов. Размер стержней бывает разным, как и их форма. Диаметр круглых прутков составляет 3-7 мм. Стержни с квадратным сечением отличаются большими размерами.

Сварочные прутки для пластика могут изготавливаться из самых разнообразных материалов.

Для соединения полимерных изделий применяют 2 типа расходного материала:

1. Полиэтиленовые стержни. Отличаются достаточно низкой температурой плавления. Применяются для сварки изделий из соответствующего материала с помощью фена.
2. Полипропиленовые прутки. Элементы не деформируются, не утрачивают рабочих качеств при длительном хранении. Изделия используются при сборке и ремонте конструкций из листового полипропилена. Электроды из этого материала применяются совместно с экструдерами, расплавляющими их до жидкого состояния.

Правила выбора

При выборе клея для пластика нужно обращать внимание не следующие критерии:

1. Температура эксплуатации. Если предмет будет использоваться в экстремальных условиях, клеевой шов должен выдерживать как повышенные, так и пониженные температуры.
2. Допустимое давление на шов. Показатель указывается на упаковке производителем. Если склеенный пластик будет подвергаться более высоким нагрузкам, чем это позволено инструкцией, соединение разорвется.
3. Время застывания. Если ремонтировать предмет нужно долго, смесь для склейки должна быть длительного застывания. Для склейки маленьких деталей достаточно 3-5 минут на сцепку.
4. Форма выпуска. Для склеивания тонких пластмассовых элементов лучше использовать жидкую субстанцию, а грубую работу удобнее проводить густыми пластилинообразными сварками.

Какой метод лучше для домашних условий

В быту чаще всего используют следующие технологии:

1. Сварка с помощью паяльника. Инструмент имеет низкую цену, что позволяет применять его даже для самых простых операций. Паяльником сваривают трубы, емкости, автомобильные бамперы. Инструмент расплавляет поверхности на стыке, которые затем сопоставляются и фиксируются. Таким методом можно соединять трубы разного диаметра.
2. Газовая сварка. В домашних условиях применяют фен или горелку. Нагретый газ расплавляет пластик, что способствует формированию однородного шва. Недорогой сварочный инструмент помогает соединять пластиковые детали разных форм и размеров. Его применяют при ремонте тонкостенных полимерных изделий. Процесс ведется с использованием присадочного материала или без такового. В качестве расходного материала применяют пластиковые прутки или полосы.
3. Соединение экструдером. Пистолет снабжен нагревательным элементом, расплавляющим расходный материал. Оборудование оснащается и регулятором, помогающим менять температуру воздействия. Тепловые потери минимальны, чем объясняется высокий КПД оборудования.

Область применения

Стремительное развитие промышленности с использованием пластиковых материалов, спровоцировало популярность клея холодная сварка.

Основные сферы использования:

• Ремонт пластмассовых корпусов технических изделий;
• Выравнивание и склеивание кузовных деталей автомобиля;
• Починка рыболовных снастей;
• Наладка канализационных систем;
• Соединение пластиковых деталей и узлов.

Клей холодная сварка применяется не только для соединения пластика, так же прочно соединяет металлоконструкции, дерево, и другие материалы.