Способ стыковой сварки деталей из термопластичных материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) g В 29 С 65/02

2 с(, В,Т (а = (21) 3773055/23-05 (22) 16.07.84 (46) 23.02.86. Бюл. Ф 7 (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им.Е.О.Патона (72) В.П.Тарногродский, В.В.Матюха, M.Ã.Ìåíæåðåñ и Ю.А.Болдуй (53) 678.029.43 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 870164, кл. В 29 С 27/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Н - 501885, кл. В 29 С 27/02, 1971. (54) 1,57) СПОСОБ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий сборку деталей с жестким закреплением их по всему периметру стыка и нагрев материала деталей по обе стороны стыка, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения качественной свар— ки деталей больших толщин, перед сборкой деталей на их стыкуемых торцах выполняют 1 -образную разделку, угол о(. которой выбирают в предео лах 10 - 30 и определяют из соотношения где К, — термический коэффициент расширения материала де() талей, 1/ C — длина жестко закрепленного участка, который подвергается нагреву, мм; — температура зоны, которая о подвергается нагреву, С;

" — толщина свариваемых деталей, мм, причем; жесткое закрепление с деталей снимают после перехода материала в зоне шва в твердое состояние.

Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к способам свар— ки встык деталей из термопластичных

121 2.8 35 цов деталей и возникновением усилий в nanранпении, перпендикулярном плос— кости стыка, что обеспечивает качестматериалов.

Целью изобретения является сбеспечение качественной сварки дета— лей больших толщин за счет равномерного прогрева деталей по всему сечению стыка.

На фиг.1 изображена схема сборки деталей под сварку; на фиг.2 установка деталей в металлический кожух с нагревательным элементом„ на фиг.3 — то же, после сва1зки.

Способ стыконой сварки деталей заключается в следующем.

Перед сборкой деталей 1 и 2 на их етыкуемых торцах выполняют

7-образную разделку„ угол которой определяется из соотношения

2 с1

1 к = р где Жг — термический коэффициент расширения материала деталей, 1/ С; — длина жестко закрепленного участка, которая подвергается нагрену, мм; тол цина свариваемых дета30 лей, мм; температура зоны, которая с подвергается нагреву, С.

Угол разделки ы выбирают н пределах 10 — 30в.

-Ф.

3 I"

Далее детали 1 и 2 из термог.ласта собирают фиг.2), жестко закрепляя их по всему периметру стыка. Для этого на зону нагрева деталей накладывают антиадгезионное покрытие 3.„ например лакоткань на основе фторо40 пласта 4Д. Зону нагрева снариваемых детялей ограничивают металлическим кожухом 4. К наружной части кожуха

4, которая защищена электроизоляционной эмалью, крепится нагревательный .элемент 5..На нагрезатепьныл элемент оденаются электротермоизоляционные накладки 6. Сдновременно накладки б используют в качестве прижимного элемента. Далее осуществля- >0 ется нагрев материала свари:заемых де1 талей по всему периметру стьгка с обеих сторон с доведением небольших его участков до расплавления. Нагрев осуществляется при жестком закреплении деталей по всему периметру. Б результате подобного закрепления нагрев сопровождается оплавлением торвенную сварку стыка с полным проваром по всей площади сечения.

В процессе нагрева вытесненный за счет объемного и линейного температурного расширения расплавленный материал расплавляет торцы свариваемых дегалей. В результате происходит заполнение расплавом объема Ч -образной разделки. Вследствие этого создаются благоприятные условия для взаимопроникновения макромолекул и элементарных объемов полимера через границу раздела поверхностных слоев на торцах KpoMGK

Нагрев заканчивается тогда, когда расплав заполняет весь объем -образной разделки. Как только распланленный материал, который заполнил i/-образную разделку, переходит н твердое состояние, давление, с которым злектротермоизоляционные накладки б прижимались к поверхностям деталей 1 и 2, сбрасывается. Б результате этого свариваемые детали свободно термоусаживаются в направлении стыка 7. Это позволяет избежать растягивающих объемных напряжений н зоне сварного шва и н околошавной зоне, а также дефектов, =.âÿçàííûõ с усадкой.

Предлагаемым способом детали могут св арин аться при отрицательных температурах окружающей .среды, а также под водой и в космосе при соответствующей герметизации и теплоизоляции.

Пример. Пять пар брусков сечением 15х15х100 мм из полиэтилена высокой плотности (ПЭНД снари зают между собой встык. Сваринаемые торцы брусков собираются под сварку с различным углом 0|. разделки кромок. Результаты приведены н таблице.

Сборку и сварку производят в следующей последовательности, Торцы сваринаемых брусков с 7 -образной разделкой кромок собирают так, что они касаются друг друга только в одной точке, т.е. собраны без зазора. Затем на зону термического воздействия на поверхностях свари— ваемых брусков намаiынают антиадгезионную прокладку (лакоткань на основе фторопласта 4;1). Нл лакоткань по всему периметру одевают кожух из Ст.3 с толщиной стенки о — 0,2 мм, длиной = 60 мм. На наружную поверхность кожуха наматывают лакоткань на основе. фторопласта 4Д.

Затем крепят нагревательный элемент шириной 20 мм, выполненный из нихромовой проволоки 1 0,8 мм и длиной 700 мм. Нагревательный элемент располагают таким образом, что стык находится посредине него; На наруж ную поверхность нагревательного элемента прикрепляют электротермоизо ляционные накладки, выполненные из асбеста, которые плотно прижимают нагревательный элемент со стальным кожухом к поверхностям свариваемых деталей по всему периметру. Такое прижатие обеспечивает непроскальзывание свариваемых брусков из-под бан дажа при тепловом расширении в направлении, противоположном свариваемым торцам.

После окончания сборки на нагревательный элемент подают электро— питание U = 36 В с силой тока 3

28 А. Нагревательный элемент на— чинает греться, передавая тепло стальному кожуху и оплавляя и нагревая зону стыка и возле него. Температура на его поверхности в зоне о шва 220 С. В результате термического воздействия свариваемые торцы брусков начинают перемещаться навстречу друг другу, т.е. в направлении, перпендикулярном к стыку. В это же

;время выдавленный расплавленный материал, сплавляя свариваемые торцы, заполняет собой 1 -образную разделку. Через 10 мин расплав заполняет всю разделку. Нагревательный элемент отключают. Как только расплав— ленный материал, который заполнил

>-образную разделку, переходит в твердое состояние, давление, с ко1212835 торым электротермоизоляционные накладки прижимались к поверхностям деталей, сбрасывается. В результате этого сваренные бруски свободно термоусаживаются в направлении стыка. В течение t 5 мин сварной е шов остывает, после чего производят разборку сварочного устройства в обратной последовательности. Сварен»

1р ные образцы были испытаны на разрывной машине 2 D 10/90. Оптимальной разделкой кромок свариваемых

0 . торцов является угол 20 . При таком .угле расплав заполняет всю " -образную разделку, а прочность сварного шва 1007.

Пример расчета:

2 а Е ° т г а — — — --- — — — — 0 359

0,0004 1/ С вЂ” термический коэффициент расширения; зона, которая подвергаетСя нагреву, мм; толщина свариваемых деталей, мм;

0,5 „„г = 110 С вЂ” температура зоны, которая подвергается нагреву, температура нагревателя).

0(где с

30 гагр

{т (о

Прочность,X

0,69

92

100

12

16

0,122

40 0,21

0,28

0,36

12128??

Заказ 708/26 Тираж 640

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыти.i

113035, Москва, Ж-3 ?, Рау?ясная наб., Подпис ное д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель П. Елисеева

Редактор 0.1?рковецкая Техрец Л.11икеш Корректор С.Шекмар