Способ высокочастотной сварки полимерных материалов

 

СПОСОБ ВБ1СОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ , включающий нагрев соединяемых поверхностен материалов в электрическом поле стоячей волны при отводе тепла через электрод, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки протяженных швов за счет повышения равномерности нагрева материала по длине шва путем выравнивания температурного поля, отвод тепла по длине шва осуществляют пропорционально квадрату напряженности электрического поля, осуществляя максимальный отвод тепла в местах расположения максимумов квадрата напряженности электрического поля, а минимальный - в местах расположения минимумов квадрата напряженности электрического поля. со о са 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

g @ В 29 С 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3449425/23-05 (22) 08.06.82 (46) 07.05.84. Бюл. № 17 (72) В. В. Березин и Н. А. Меркулов (53) 678.029.437 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 958118, кл. В 29 С 27/04, 1980.

2. Тростянская Е. Б. и др. Сварка пластмасс. М., «Машиностроение», 1967, с. 130 — 140 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий нагрев соединяемых.„Я0„„1090574 А поверхностей материалов в электрическом поле стоячей волны при отводе тепла через электрод, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварки протяженных швов за счет повышения равномерности нагрева материала по длине шва путем выравнивания температурного поля, отвод тепла по длине шва осуществляют пропорционально квадрату напряженности электрического поля, осуществляя максимальный отвод тепла в местах расположения максимумов квадрата напряженности электрического поля, а минимальный — в местах расположения минимумов квадрата напряженности электрического поля.

1090574

1

Изобретение относится к сварке полимерных материалов, в частности, с применением высокочастотного или сверхвысокочастотного нагрева.

Известен способ сварки полимерных материалов в электрическом поле стоячей волны с использованием электрода, состоящего из размещенных перпендикулярно его рабочей поверхности элементов с различной способностью к отводу тепла с поверхности свариваемого материала (1).

Недостатком да нного способа является низкое качество сварки протяженных швов из-за неравномерности нагрева по длине электрода, обусловленной неравномерностью распределения напряженности Е.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ высокочастотной сварки полимерных материалов в электрическом поле стоячей волны при отводе тепла через электрод (2).

Недостатком указанного способа является низкое качество сварных соединений при сварке протяженных швов, т.е. швов, длина которых соизмерима с длиной электромагHHTHQH волны. Это обусловлено тем, что наличие поля стоячей волны при такой длине электродов, характеризуемое максимумами и минимумами напряженности электрического поля Е, не обеспечивает в большинстве случаев достаточной равномерности распределения температуры в сварном шве.

Целью изобретения является повышение качества сварки протяженных швов за счет повышения равномерности нагрева материала по длине шва путем выравнивания температурного поля.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу высокочастотной сварки полимерных материалов, включающему нагрев соединяемых материалов в электрическом поле стоячей волны при отводе тепла через электрод, отвод тепла по длине шва осуществляют пропорционально квадрату напряженности электрического поля, осуществляя максимальный отвод тепла в местах расположения максимумов квадрата напряженности электрического поля, а минимальный — в местах расположения минимумов квадрата напряженности электрического поля.

Такое осуществление способа обеспечивает выравнивание температурного поля по длине сварного шва, а следовательно, повышение качества сварки.

На фиг. 1 и 2 представлены графики распределения квадрата напряженности электрического поля стоячей волны Е в свариваемом шве детали на длине равной длине сварочного электрода при использовании различных частот f; на фиг. 3-6 — вариан5 !

О

50 ты расположения вдоль сварного шва элементов электродов.

Способ высокочастотной сварки полимерных материалов осуществляют следующим образом.

Предварительно определяют распределение максимумов и минимумов квадрата напряженности электрического поля в материале свариваемой детали с использованием однородного электрода 1. Для этого располагают изделие 2 на противоэлектроде 3, создают давление на материал шва и добиваются сварки материала.

По длине Х сварного шва (фиг. 1 и 2), равного длине сварочного электрода, стоячая волна в зависимости от частоты может быть распределена различным образом.

При этом так как в случае стоячих волн значения квадрата напряженности электри2 ческого поля Е (Д; ) по длине шва существенно различаются, то различается удельная мощность диэлектрических потерь р, характеризующая интенсивность нагрева свариваемого материала и равная:

P = 2 a <" Е, 6 /м где $, =8,86 10 — — „.— — диэлектрическая проницаемость вакуума; — коэффициент диэлектрических потерь.

Это приводит обычно к неравномерности нагрева.

Места расположения максимумов и минимумов квадрата напряженности электрического поля в материале шва можно определить, например, по температурному полю или по распределению прочностных характеристик по длине сварного шва. Затем располагают элементы составного электрода 4 так, чтобы в найденных местах шва с макси мал ьными квадратами напряженности электрического поля Е находились элементы (А, В, С) электрода 4 с максимальной теплоотводящей способностью (jl ) (фиг. 3), а в минимумах E m1, — элемен2 ты (D, Е) электрода 4 с минимальной теплоотводящей способностью 3 . Затем производят сварку деталей. При таком расположении элементов электрода 4 отвод тепла по длине шва происходит неравномерно, а именно пропорционально квадрату напряженности электрического поля, причем максимальный теплоотвод происходит в местах расположения максимумов квадрата напряженности электрического поля, а минимальный — в местах расположения минимумов квадрата напряженности электрического поля.

Устанавливаемый на свариваемые детали соста вной электрод может включать элементы с промежуточными значениями теплоотводящей способности (ilmin(dz(4< Д„<Я,щ) соответственно в порядке возрастания или убывания найденного распределения квад1090574 (7

Е

Н (a) рата напряженности электрического поля в свариваемом материале (фиг. 4).

Различный теплоотвод с поверхности свариваемого материала обеспечивают также элементы из одинаковых материалов, но различной толщины (фиг. 5 и 6), при этом в случае сварки полимерных пленок, когда процесс нагрева происходит в течение долей секунды или нескольких секунд, более интенсивный отвод тепла обеспечивают элементы большей толщины. Поэтому элементы максимальной толщины Н„„» располагают в максимум ах найденного распределения квадрата напряженности электрического поля Е» по сварному шву, а элементы минимальной толщины Hm; — в минимумах

Е- min

Для расширения возможностей способа целесообразно использова ние элементов с плавными переходами от большей толщины к меньшей (фиг. 6).

Способ согласно изобретению позволяет повысить качество сварки за счет повышения равномерности нагрева и снизить количество дефектов в и здел и ях.

1090574

H (м) Hen

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 2793/16

Составитель Н. Елисеева

Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4