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.



« Назад [Сварные соединения из пластмасс] Далее »