Способ сварки фторопласта-4

Союз СоеетскндСоциалмстмческмкРмпубпнк ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -В 29 С 27/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 230882., Бюллетень Ио 31 Дата опубликования описания 230882 щ.г В.А.Соколов, И.В,Мозговой, Н.Е.Дмитриев,Л.А.Шестель и А.А,Кузлякин(71) Заявитель Омский политехнический институт(54) СПОСОБ СВАРКИ ФТОРОПЛАСТАИзобретение относится к сварке пластмасс,а именно к способу сварки детжей из фторопласта.Известен способ сварки фторопласта 4, при котором на свариваемые поверхности в целях их активизации наносят присадочный материал, .после чего детали сваривают при температуре 360-386 С 30 мин 1).Недостатками способа являются повышенная вредность процесса, значи.тельная продолжительность процесса сварки, а также отличие материала в зоне контактирования соединяемых поверхностей от основного материала по структуре и свойствам. Наиболее близким к изобретении по технической сущности и достигаемому результату является способ сварки фторопласта - 4,включающий нагрев соединяемых поверхносТей деталей, сдавливаниб, выдержку деталей при температуре сварки и воздействие на них ультразвуковыми колебаниями Г 23.Недостаток указанного способа заключается в невысокой прочности сзариваемого соединения из-за воэможности перегрева отдельных слоев материала так как ультразвуковые колебания вводятся в зону соединения материалов через толщину материала.Целью изобретения является повышение прочности сварного соединения,Указанная цель достигается тем,что согласно способу сварки фторопласта, включающему нагрев соединяемых поверхностей деталей, сдавливание, выдержку деталей при температуре сварки и воздействие на нихультразвуковыми колебаниями, ультразвуковыми колебаниями воздействуютна соединяемые поверхности деталейодновременно с нагревом их в интер вале от температуры плавления кристаллической фазы до температурысварки, причем .ультразвуковые колебания вводят касательно к соединяемымповерхностям.Обработка соединяемых поверхностей деталей касательными ультразвуковыми колебаниями перед их контактированием обеспечивает образова;ние на соединяемых поверхностях мик рослоя со значительным раэупорядочением надмолекулярных образований иобразование в этом слое повышенногочисла активных радикалов, что ведетк улучшению условий протекания 30 аутогеэионных процессов на соединяе 952638мых поверхностях и к повышению прочности сварного соединения.На фиг.1-3 дана схема проведения процесса сварки,Способ сварки фторопластазаключается в следующем. 5Свариваемые детали 1 (фиг.1) разогревают контактными нагревателями 2 и теплопроводной пластиной 3 до температуры плавления кристаллической фазы полимера (Т= 320-330 С) 10 затем через пластину 3 к соединяемым поверхностям с помощью ультразвукового излучателя 4 (фиг.2) подводят .касательно направленные к ним ультразвуковые колебания (УЗК). При достижении температуры сварки Тс(380- 390 С) ультразвуковые колебания отоключают, удаляют теплопроводную пластину 3 и сдавливают соединяемые поверхности усилием сварочного давления Р (фиг.3). После чего производят выдержку деталей при заданной температуре и охлаждении до. температуры кристаллизации беэ снятия давления Р.П р и м е р 1. Листы фторопласта- толщиной 6 мм подготавливают под сварку путем разделки кромок в УС с углом скоса кромск 20 . Затем подвергают сварке по режиму: скорость разогрева 80-100 С/мин; амплитуда ультразвуковых колебаний 30-40 мкм при частоте Г = 20 кГц; температура сварки Т = 380-390 С; сварочное давление 0,6-0,8 МПа; время выдержки при Тсв э= 5-6 мин.После сварки листов вырезают об раэцы и испытывают на прочность при растяжении. По сравнению с контрольными образцами, сваренными по известному способу, прочность соединения повысилась в среднем на 5-6. 40П р,и м е р 2. При сварке встык труб иэ фторопластадиаметром 70 мм, толщиной стенки 4-8 мм применяют следующие режимы: скорость разогрева 60-80 С/мин; амплитуда уль тразвуковых колебаний 30-40 мкм при частоте Е = 20 кГц; температура сварки 380-390 С; время выдержки при температуре сварки 6-8 мин; сварочное давление 0,6-0,8 МПа.Прочность вырезанных из зоны шва образцов по сравнению с контрольными образцами увеличилась в среднем на 6-8.Интервал введения УЗК определя.ется тем, что введение УЗК до температуры плавления кристаллической фазы, когда в материале существуют как кристаллические участки, так и аморфйые, приводит к значительной неравномерности поглощения УЗК, 60 что обусловливается отличием в акустических свойствах кристаллической и аморфной частей полимера, и отрицательно сказывается на прочностных свойствах материала в зоне шва. 65 При достижении температуры сварки 380-390 С введение УЗК связано с опасностью, общего перегрева полимера (температура деструкции 400 С), Таким образом, интервал температур, в котором возможна успешная актива-. ция макромолекул УЗК, без опасности как местного, так и общего перегрева полимера, лежит в пределах от температуры плавления кристаллической части до температуры сварки.Улучшение качества соединения в результате обработки касательными ультразвуковыми колебаниями соединяемых поверхностей, разогретых выше температуры плавления кристаллической фазы полимера непосредственно пЕред их контактированием, объясняется образованием на указанных поверх ностях микрослоя со значительным разупорядочением надмолекулярных -образований, сохраняющихся у фторопласта 4 при нагреве вплоть до температуры его деструкции (свыше 400 С) а также в связи с образованием в этом микрослое в результате механодеструкции повышенного числа активных радикалов. Указанныеизменения ведут к улучшению условий протекания аутогезионных процессов на соединяемых поверхностях. Ввиду того, что ультразвуковыми колебаниями воздействуют непосредственно на свариваемые поверхности, глубина проникновения разрушающего действия ультразвукового поля весьма незначительна и колеблется в зависимости от режима обработки от 4 до 12 мкм, в результате максимальный объем материала шва по строению надмолекулярной организации макромолекул приближается к основному материалу.Способ согласно изобретению позволит увеличить прочность сварных соединений иэ фторопласта, повысить их эксплуатационную надежность, а также увеличить производительность сварочных работ при изготовлении изделий из фторопласта, в частности при сварке фторопластовых трубопроводов, изготовлении емкостей из листового фторопласта. Формула изобретенияоСпособ сварки фторопласта,включающий нагрев соединяемых поверхностей деталей, сдавливание, выдержку деталей при температуре сварки и воздействие на них ультразвуковыми колебаниями, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения, ультразвуковыми колебаниями воздействуют на соединяемые поверхности деталей одновременно с нагревом их в интервалеот температуры плавЗака исное комитета СССР открытий ская наб., д.4/ филиал ППП "Патент",.Ужгород оектная,4 ления кристаллической фазы до температуры сварки, причем ультразвуковые колебания вводят касательно к соединяемым поверхностям.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 6179/27 Тираж 679 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш1. Авторское свидетельство СССРР 394215, кл. В 29 С 27/02, 1971. 2. Зайцев К.И. и др. Сваркапластмасс. М., "Машиностроение", 1978, с.83-85 (прототип).