Способ стыковой сварки деталей из термопластов

/31-058О. Бюл. Вский полиенинского из листовых.тешение качеств и расширение ностей способ хнический, иномсомола тыко вои сварк готовку осущест ния кон мпературь еэвием, о в им соедтов подностейпрореза ол ет.43К.И.ашин в088.8)и др, Сварка пла строение, 1978,етельство СССР 29 С 65/18, 9 ВОЛ СВАРКИ ДЕТ нагре Проре 90 к рость и ание осупродоль0,5-2,0 ТЫКОВ а пе концов илированны ние относится,к сварке ью электронагревае и может найти припроф доль о оси н э го лы, 12 ил,ленни конструкции ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТИзобретение относится к сварке пластмасс с помощью электронагреваемых инструментов и может найти применение при изготовлении конструкций из листовых термопластов.Целью изобретения является повышение качества сварного соединения и расширение технологических возможностей способа,На фиг, 1-8 показаны стадии осуществления способа при соединении деталей сварным швом, плоскость которого перпендикулярна оси деталей; на Фиг. 9 и 10 - то же, при соедйнеиии деталей швом, плоскость которого направлена под углом е к продольной оси деталей;,на Фиг. 1 - оплавление свариваемых поверхностей нагретыми лезвиями волнообразного профиля; на мопластовЦель - повысварного соединения ехнологических возможДля этого в способе и деталей из термоплассоединяемых поверхвляют путем сквозного цов деталей нагретым сварки материала детасуществляя последующий иняемых поверхностей, ществляют под углом 45- ой оси деталей со скомм/с, Кроме того, продеталей осуществляют ми в направлении проталей лезвиями. 1 з,п,ф Фиг, 2 - сварное соединение с развитой поверхностью контакта.Способ стыковой сварки деталей из термопластов заключается в следующем.Свариваемые детали 1 и 2 из термопластов устанавливают напротив лезвий (нагревателей) 3 и 4 так (фиг, 1), чтобы отходы, обраэующиеся в результате прорезания насквозь концов деталей 1 и 2, были минимальны. К концам деталей подводят нагретые до температуры сварки термопласта лезвия 3 и 4 со скорос- а тью 0,5-2,0 мм/с осуществляют сквозное лрорезание их под углом к продоль- ффффф ной оси деталей, осуществляя таким образом подготовку соединяемых поверхф костей, Угол прорезания равен 45-90 Прорезанне концов деталей может осуществляться профилированными в нап равлении продольной оси деталей лезвиями. При этом движение лезвия 3 и4 входят в плотный контакт (фиг. 2)со свариваемыми поверхностями деталей1 и 2.Обрезанные концы деталей под5собственным весом удаляются из зонысварки. После прорезания производятвыдержку лезвий 3 и 4 в данном положении до достижения заданной глубиныоплавления кромок деталей (Фиг. 3)и нагрева их до температуры сварки,после чего лезвия отрывают от деталей 1 и 2 и выводят из зоны сварки(фиг. 4), Оплавление кромок деталейпроисходит без приложения осевого усилия, что позволяет сваривать нежесткие и тонкие детали,Оплавленные кромки 5 и 6 деталей1 и 2 сближают до установления ихконтакта (фиг, 5), после чего ограни-,чивают зону шва формирующими элементами 7 и 8, выполненными с канавками9 и 10 по Форме шва и имеющими возможность перемещения в направлении перпендикулярном продольной оси деталей,Затем зажимают детали 1 и 2 в зонешва элементами 7 и 8, прилагая давление формовки Р в указанном направлеФнии (Фиг. 6), после этого прилагаютдавление .осадки (Фиг, 7), под дейстВием которого происходит совместноетечение и перемешивание расплавов соединяемых поверхностей деталей 1 и 2,формирование основной части шва 11,35а излишний расплав выдавливается в канавки 9 и 10 формирующих элементов 7и 8. Затем осуществляют охлаждениесварного шва,П р и м е р 1. Сваривают листовыезаготовки шириной 400 мми толщиной5 мм иэ прессованных НПВХ марки ВН поГОСТУ, Концы заготовок устанавливаютнапротив двух нагревашелей, выполненных из нихромовых полос сечением 400,5 мм длиной 500 мм, Нагревателиумеют волнообразный профиль в продольном направлении со следующими параметрами; высота волны 6 мм, длинаволны 20 мм. Сопротивление каждогоиз двух нагревательных лезвий 150 Ом,Лезвия наревают до 220 С путем пропускания через них электрического токапромышленной частоты 50 Гц, Контрольтемпературы осуществляется с помощьютермопары ХК, подключенной к потенци 55ометру ПП, Нагретые лезвия подводятк концам листов НПВХ со скоростью5 мм/с в течение 1 с, прорезают их под углом=90 (Фиг, 2) к продольной оси, Операция сопровождается характерным хрустом, свидетельствующимо хрупком разрушении материала по линии раза. После этого без приложениядавления оплавления не обеспечивается плотный контакт нагревателей срьанымн поверхностями заготовок, аэто вследствие наодинакового нагревасвариваемых поверхностей приводит кдефектам сварки и существенной механической неоднородности соединений,П р и м е р 2, Концы двух заготовок иэ НПВХ шириной 400 мм толщиной5 мм прорезают теми же нагретыми лезвиями под углом=90 к продольнойоси заготовок, что в примере 1, соскоростью 0,3 мм/с в течение 16,7 с.В результате, после прорезания заготовок насквозь закладывается, а после последующей выдержки в течение 20 сиа оплавленных поверхностях со стороны захода лезвий и их выхода Формируется разный объем первичного грата.При осадке это приводит к полному вытеснению расплава со стороны выходалезвий и, следовательно, к Формированию неоднородных по механическим свойствам по слоям соединений,П р и и е р 3. Прорезание концовзаготовок иэ НПВХ, аналогичных заготовкам в примерах 1 и 2, ведут нагреотыми лезвиями под углом А =30 или( что то же само е) 120 к их продольной оси со скоростью 0,8 мм/с в течение 12,5 с, После прорезания и помере прогрева кромок заготовок острыечасти последних начинают деформироваться (выгибаться), выходя из контакта с лезвиями, и активно окисляться,При формировании соединений эти части становятся местами дефектов, снижающими качество сварных соединенийв целом, Кроме того, острый угол подачи нагретых лезвий увеличивает плечо1 (Фиг, 10) пары сил Формирования Рдо величины ГЗ, при этом момент данной пары сил становится существенными вызывает нежелательные деформациив размягченном материале сварного шваи околошовной зоны,П р и м е р 4. Прореэание концовлистовых заготовок иэ НПВХ, аналогичных заготовкам в примерах 1-3, ведутнагретыми лезвиями под углом К =60к их продольной оси со. скоростью0,8 мм/с эа время 7,5 с. Затем в течениее 30 с оплавляемые поверхностивыдерживают в контакте с нагретыми лезвиями, Ввиду соответствия времени прореэания выпусков заготовок инкубационному периоду оплавления материала формирование первичного грата происходит практически одновременно по всей толщине заготовки и в то же время прореэание не сопровождается хрупким разрушением материала по линии реза, так как лезвия движутся в своеобразной смазке - расплаве материала, причем оплавление проходит без приложения давления на поверхности и сопровождается небольшим расгланом, Плечо пары сил Формирования Р неэ:кначительно (1=-=), следовательно, момент Р 1 мал и не способен вызвать существенных нежелательных деформаций в зоне сварного шва.В результате сварки получается качественное сварное соединение с симметричным, небольшим по высоте и качественно сваренным с околошовными зонами усилением по обе стороны заготовки.П р и м е р 5. Прорезание концов листовых заготовок из НПВХ, аналогичных заготовкам в предыдущих примерах, осуществляется со скоростью 2 мм/с под углом с. =90 к продольной оси заготовокза 2,5 с, Для заготовок такой толщины данная скорость внедрения нагретых лезвий является переходной, обеспечивающей резание без хрупкого излома в сечении и достижение плотного контакта поверхностей реза с лезвиями, При прорезании в этом случае отсутствует хруст,сопровождающий хрупкое разрушение, а при осмотре оплавленных кромок заготовок наблюдается однородность распределения расплава по свариваемым поверхностям.П р и м е р б. В случае прорезания концов заготовок НПВХ с той же скоростью, что в примере 5, но под углом о =45 время до выхода лезвий изкромок увеличивается в Г 2 раза и составляет 3,54 с, Острые части кромок обладают в этом случае большей, по сравнению с примером 3, устойчивостью и при аплавлении не выходят из контакта с лезвиями, в связи с этим на всей поверхности оплавления образуется однородный расплав беэ нежелательной, как в примере 3, термоокислитель ной деструкции, Кроме того, плечо пары сил формирования Р при осадке незначительно (достигает Г =5 мм), при5этом формирующие элементы 7 и 8(Фиг, 1 О) воздействуют на неразмягченные околошовные зоны беэ существен"ного смещения друг относительно друга,не вызывая сдвиговых деформаций вплоскости шва,П р и м е р 7, Прорезание концовзаготовок НПВХ нагретыми лезвиями подуглом=45 со скоростью 0,5 мм/сосуществляется за 14 с. Это соответствует границе инкубационного периодаматериала превышение которой обуславливает градиент температур по сечениюзаготовок, Формирование в нем разногообъема первичного грата со стороны20 захода и выхода лезвий и образованиевследствие этого несимметричных в отношении усиления сварных соединений.В этом случае, как описано в примереб, имеются все условия для Формирова 25 ния качественчых соединений,Формула изобретения1, Способ стыковой сварки деталей 30 из термопластов, включающий подготовку соединяемых поверхностей, нагревих до температуры сварки, приведениенагретых поверхностей в контакт одна с другой, ограничение эоны нагрева Формирующими элементами с приложением давления формовки перпендикулярно продольной оси деталей, приложениек нии давления осадки и охлаждениесварного шва, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения и расширения технологических возможностей способа, подготовку соединяемых поверхностей осуществляют путем сквозного 45 прорезания концов деталей нагретымдо температуры сварки материала деталей лезвием, осуществляя последующийнагрев им соединяемых поверхностей,причем прорезание осуществляют под050 углом 45-.90 к продольной оси деталей со скоростью 0,5-2, 0 мм/с.2, Способ по и, 1, отличаю -щ и й с я тем, что прорезание концов деталей осуществляют профилированными в направлении продольной оси деталей лезвием..иг,Редактор А орректор В,Каб ор аэ 806 Тираж 527 Подписное КНТ ССС осударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Иосква, Ж, Рауаская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород гарина, 10 Сост Техр итель Н,Елисе А.Кравчук г, 12