Способ стыковой сварки деталей из полимерных материалов

(51)4 В 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИЯ БРЕТ ДЕТЕЛЬСТВУ ТОР СНОМ К(54)(5 ЛЕЙ ИЗ и п генциал вых кол талей с варки, что,варноей из л цель со Орлов 1 О.Н. Ультразвуковая сварка тер мопластов с тангенциальным вводом колебаний и относительным перемещением элементов. - Сварочное производ ство, 1981,2, с. 31-32.Авторское свидетельство СССР952638, кл, В 29 С 27/02, 19 80.(21) (22) (46) (71) МВТУ дова шино дине (72) В.Е. (53) (56) 3822728/23-0507.12.8423.07.86. Бюл.27Омский политехнический институт,им. Н.Э.Баумана и Научно-исслеельский институт тяжелого матроения Производственного объеия "Уралмаш"С.Б,Березнев, И.В.Мозговой,щепков, С.С.Волков и Г.А.Рябкова678.029.438(088.8)Бекмурзаев Л.А., Волков С.С.,СПОСОБ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ДЕТАОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включаогрев зоны стыка деталей,танный ввод в нее ультразвукобаний, стыковку и сжатие деприложением давления ч а ю щ и й с я тем,повышения прочности нения при сварке детаполиамида, подогрев зоны стыка дета - леи осуществляют до достижения высокоэластического состояния полиамида, а ультразвуковые колебания в зону стыка вводят после ее подогрева через одну из деталей на расстоянии от стыка, равном половине длины по" перечной волны, причем стыковку и сжатие деталей осуществляют перед подогревом зоны стыка.Способ относится к области сварки пластмасс, а именно к способам сварки встык профильных изделий из термопластичных материалов, имеющих узкий интервал вязко-текучего состояния и низкую вязкость в этом состоянии, в частности полиамида. Цель изобретения - повышение прочности сварного соединения: при сварке деталей из полиамида. 10Указанная цель достигается за счет кратковременности нахождения полиамида выше температуры плавления и связанного с этим снижения степени окисления и разложения расплава 5 полиамида, а также за счет наличия в зоне шва сдвиговых деформаций, нормальных плоскости стыка и связанной с этим интенсификации процесса перемешивания расплава. 2 ОНа фиг. 1 изображен процесс стыковки деталей и подогрева зоны стыка; на фиг. 2 - ввод ультразвуковых колебаний; на фиг. 3 - формирующее устройство, продольный разрез; на 25 фиг. 4 - то же, поперечньй разрез.Способ стыковой сварки деталей из полимерных материалов заключается в слецующем.Сектора 1 и 2 изделия закрепляют в непопвижном 3 и подвижном 4 зажимах соответственно и стыкуют с приложением усилия сварки таким образом чтобы стык располагался посередине нагревателей 5 формирующе 35 го устройства, состоящего из двух разъемных полуформ-верхней 6 и нижней 7. Нагреватели 5 выполнены из нихромовой проволоки и размещены посередине полуформ в пазах по профилю изделия.Нагревателями 5, подключенными к источнику питания, подогревают зону стыка до высокоэластического состояния (фиг. 1). Температуру нагрева контролируют термопарой или предварительно устанавливают на источнике напряжения, соответствующую температуре нагрева,После разогрева полиамида в зоне стыка до высокоэластического состояния посредством ультразвукового инструмента 8 в зону стыка вводят ультразвуковые колебания (фиг, 2),Для предотвращения значительного прогиба сектора 2 и обеспечения постоянного контакта излучающей поверхности ультразвукового инструмента 8 с поверхностью сектора 2 под инструментом 8 предварительно устанавливается упругая опора 9 из резины. Для обеспечения большей площадиконтакта между инструментом и изделием излучающая поверхность инструмента 8 имеет профиль свариваемогоизделия.Ультразвуковые колебания в зону стыка вводят через одну из деталей, в частности, сектор 2, закрепленный в подвижном зажиме. Ввод ультразвуковых колебаний осуществляют на расстоянии от стыка, равном половине длины поперечной волны, тангенциально плоскости стыка. Под действием ультразвуковых колебаний происходитразогрев подогретого материала в зоне стыка цо вязкотекучего состояния и интенсивное перемешивание расплава,Так как наибольшие потери ультразвуковой энергии происходят при высокоэластическом состоянии полиамида, то в зоне стыка после предварительного нагрева температура растет быстрее, чем на других участках, находящихся в нормальных условиях в стеклообразном состоянии,При тангенциальном вводе ультразвуковых колебаний перпендикулярными к плоскости стыка являются поперечные колебания, Поперечные колебания способствуют взаимному проникновению расплавов свариваемых кромок. Поэтому стык рационально размещают на расстоянии от места ввода УЗ колебаний, равном и Л/2 поперечной волны, т.е,в местах максимальной амплитуды поперечных колебаний, где 3, - длина волны, п - натуральное число.Ввоц ультразвуковых колебаний со стороны подвижного зажима позволяет в процессе сварки при осадке деталей вводить в контакт с ультразвуковым инструментом новые холодные слои материала, в результате чего поддерживаются псстояннями в гроцессе сварки условия передачи ультразвуковой энергии и исключается сплавление материала в месте ввода ультразвуковых колебаний.П р и м е р. Сваривали полиамидную манжету по МН 5652-65 встык из четырех секторов. Сварку секторов осуществляли в приспособлении ,обеспечивающем необходимый диаметр ман 1245442жеты. Ультразвуковая система состоит из генератора УЗГМ и преобразователя ПМС. Ультразвуковой инструмент имеет коническую или ступенчатую форму. 5Оптимальные режимы сварки были определены в результате предварительных исследований и испытаний образцов на растяжение по ГОСТ 11262-80.В процессе исследований изменялисьО следующие параметры сварки:температура предварительного нагрева Т = 160 - 235 С;давление осадки Р = 0,08-0,20 МПа; Расстояние от стыка до ультразву кового инструмента Я = 0 - 40 мм.Сварка образцов производилась при следующих постоянных параметрах сварки: частота ультразвуковых колебаний Е = 20 кГц;амплитуда колебаний А = 35 40 мкм;продолжительность ультразвуковых колебаний Гц = 1,0 - 1,5 с.Прочность при испытании на растяжение основного материала составила 3,95 кг/ммНаибольшая прочность сварного соединения получается при предварительном подогреве зоны стыка до температуры 210 в 2 С, что на 6-11 ниже температуры плавления полиамида 610 и соответствует высокоэластическому состоянию полиамида; использовании давления осадки О, 12 МПа; вводе ультразвуковых колебаний на расстоянии от стыка 15 мм.Заказ 3947/9 Тираж 640 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5