Устройство для сварки полимерных материалов

)5 В 29 С 65/1 ЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛ ЬСТВ К АВТОРСКО 1(56) Авторское свидетельство СССМ 897546, кл. В 29 С 27/02, 1982.Авторское свидетельство СССМ 1006252, кл, В 29 С 27/02, 1981(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к обла ки термопластичных полимерных материалов, преимущественно листовых, а также изделий с полимерным покрытием. Целью изобретения является повышение производительности. Устройство содержит сварочный узел, включающий последовательно установленные и связанные с источником тепла нагреватели для предварительного нагрева материала и нагрева его до температуры сварки, средства для прижима и перемещения материала и датчик системы управления температурой сварки, при этом в качестве датчика системы управления температурой сварки использован датчик реологического состояния материала. 1 ил 1 табл. ерситет,Л.Кон В.С.Те И ПО и свар щние системы управления температуройсварки при сварке материалой с другимитеплофизическими свойствами.Цель изобретения - повышение производительности.Указанная цель достигается тем, что вкачестве датчика системой управления температурой сварки использован датчик реологического состояния материала,На чертеже представлена схема установки,Установка содержит следующие элементы: источник 1 тепла регулируемой мощности, имеющий два канала 2, 3 выходанагретого газа через сопла 4, 5, один изкоторых - 2 предназначен для подачи газа взону 6 сварки, а другой 3 - в зону 7 пробноголокального нагрева полимерного материала, снабженный распределителем газовыхпотоков между каналами 2, 3, нажимной ро лик 8, датчик 9 заданного реологического Изобретение относится к области сварки термопластичных полимерных материалов, преимущественно листовых, а также изделий с полимерным покрытием.Известно устройство, в котором сварка полимерных материалов производится по; током энергоносителя, например, потоком нагретого газа.При этом наблюдается жесткая зависи масть качества сварного соединения от условий сварки. Вследствие этого даже незначительные случайные изменения условий сварки, как правило, приводят к существенному снижению качества сварного соединения.Наиболее близким поности и достигаемому резтению является устройполимерных материалов.Недостатком известного устройства является потеря времени на переналаживатехнической сущультату к изобрество для сварки ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРП р и м е р 1. Источник 1 тепла состоитиз электронагревательного элемента мощностью 500 Вт, центробежного вентилятора, обеспечивающего избыточное давление воздуха 0,5 кгс/см 2, при расходе 1500 л/ч, помещенных в герметичный кожух, и тиристорного регулятора мощности, выделяемой на электронагревательном элементе, К кожуху присоединены два канала (трубопровода) 2, 3, по которым нагретый воздух поступает в зону 6 сварки и в зону 7 пробного локального нагрева. В месте присоединения к кожуху трубопроводов установлена подвижная заслонка, с помощью которой по ним можно перераспределять расход воздуха. Датчик 9 заданного реологического состояния выполнен в виде известной конструкции, используемой в устройстве .для снятия термомеханических характеривтик полимерных материалов, Конструкция включает нажимное приспособление со стержнем и датчиком перемещения. На конце нажимного стержня укреплен вращающийся ролик, позволяющий осуществлять 5 деформацию движущегося относительнодатчика 9 полимерного материала, В зону 6 сварки воздух поступает через щелевое сопло 4, сблокированное с нажимным роликом 8 посредством общего привода 10 перемещения, Привод 10 обеспечивает скорость сварки в пределах 5 - 50 см/мин, а нажимной ролик 8 - усилие сварки 0,5-2,0 кгс. Свариваемыми образцами являются листы из полиэтилена низкой плотности марки 5 2020 А (15902-020) и марки 2020 Т, партия230 (15802 в 0). Характеристики материалов приведены в таблице. 5 10 20 30 40 45 50 го нагрева восстановится, Одновременно сэтим по условию настройки установки вес состояния в зоне 7 пробного локального нагрева,регулируемь:й по скорости привод 10, обеспечивающий синхронное перемещение элементов 1-5, 8-10 относительно свариваемых материалов, Датчик 9 подключен по цепи отрицательной обратной связи к источнику 1 или приводу 10, Зона 7. пробно го локального нагрева в общем случае не проходит через область будущего сварного шва,Установка работает следующим образом,От источника 1 тепла энергия:в виде потока горячего воздуха поступает по двум каналам (трубопроводам) 2, 3 через сопла 4,5 в зону 6 сварки и в зону 7 пробного локального нагрева. Материалы нагреваются, при этом в каждой из зон 6, 7 реализуется свое определенное реологическое состояние полимера. В частности, в зоне 7 пробного локального нагрева путем соответствующей регулировки мощности источника 1 тепла может быть йолучено заданное реологическое, например, высокоэластическое состояние. Его достижение регистрируют с помощью датчика 9, например, механических характеристик материала, При настройке установки распределяют, используя в простейшем случае подвижную заслойку, воздушные потоки по каналам 2,3 таким образом, что высокоэластичному состоянию в зоне 7 пробного локального нагрева соответствует оптимальный тепловой режим в зоне 6 сварки, установленный предварительно для данных материалов. Если в область действия потоков горячего воздуха поступят материалы с отклонением технологических параметров от нормы, например, с более высокой температурой перехода в вязкотекучее состояние, то оптимальный тепловой режим в зоне 6 сварки нарушится, а в зоне 7 пробного локаль ного нагрева исчезнет заданное реологическое (высокоэластическое) состояние, Это состояние и оптимальный тепловой режим получены при более высокой температуре. В таком случае датчик 9 заданного реологического состояния выдаст сигнал, который по цепи отрицательной обратной связи поступит к источнику 1 тепла или приводу 10 перемещения и изменит режим их работы так, что высоко эластическое состояние в зоне 7 пробного локальностановится и оптимальный тепловой режим в зоне 6 сварки. Таким образом, в зоне сварки будет постоянно поддерживаться оптимальный тепловой режим, чем достигается цель изобретения. Сначала производится сварка листов, изготовленных из полиэтилена марки 2020 А, затем - из полиэтилена марки 2020 Т, Установка настроена на сварку полиэтилена марки 2020 А при температуре 190 С, Полиэтилен марки 2020 Т можно рассматривать, как материал с отклонением технологических параметров от нормы по отношению к полиэтилену марки 2020 А. Для возможности сравнения реологических состояний двух материалов задают определенную величину эффективного градиента скорости в зоне сварки, например, 4 10 с . При температуре сварки 190 и эффективном градиенте скорости 4 10 . с величина эффективной вязкости материала марки 2020 А составляет(0,4 10 кгс с) см. Если в зону сварки поступит материал марки 2020 Т, то его эффективная вязкость при тех же режимных параметрах (190 С, и 4 10 с ) будет иметь большую величину.1791148 ставитель Л.Бобро хред М,Моргентал к.КоРРектоР Э,Лонча Редактор Коляда аказ 119 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Таким образом, для обеспечения нормальной качественной сварки полиэтилена марки 2020 Т температуру в зоне сварки необходимо повысить на 10"С, Поскольку нагрев материала в зоне пробного локального нагрева осуществляется общим источником тепла, это происходит автоматически благодаря повышению на те же 10 ОС температуры в зоне пробного локального нагрева, где вследствие действия обратной связи восстанавливается исходное определенное высокоэластическое состояние полимера.П р и м е р 2, Привод снабжен регулятором скорости, к которому подключен выход датчика заданного реологического состояния, Корректировка режима сварки осуществляется по цепи обратной связи датчик-регулятор скорости, Остальное, как в примере 1.Оптимальный режим сварки устанавливается до соединения свариваемых деталей, Это позволяет свести к минимуму брак, обусловленный случайными изменениями условий сварки, В известных способах брак сварного соединения, вызванный этой причиной, неустраним, поскольку сигналом о нарушении условий сварки является сам факт наличия брака и корректировки режима сварки запаздывает, Принципиально важным является осуществление корректировки именно по реологическому состоянию полимера, а не по какому-либо одному параметру сварки, например, по температуре, поскольку для обеспечения высокого ка чества соединения необходимоподдерживать в зоне сварки не просто стабильное значение параметра (температуру), а оптимальный реологический режим, определяющийся совокупностью физичеСких 10 свойств полимера, Предлагаемое устройство может быть реализовано в автоматизированном варианте ввиду простоты организации корректирующей обратной связи,15 Формула изобретенияУстройство для сварки полимерных материалов, содержащее сварочный узел,включающий последовательно установлен 20 ные и связанные с источником тепла нагреватели для предварительного нагреваматериала и нагрева его до температурысварки, средства для прижима и перемещения материала и датчик системы управления25 температурой сварки, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения производительности,. в качестве датчика системы управления температурой сварки использован датчик реологического состояния ма 30 териала,