Способ соединения полимерных материалов

 

Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к способам соединения термопластичных ориентированных материалов. Цель - повышение качества сварки термопластичных ориентированных материалов. Для этого в способе соединения полимерных материалов в процессе предварительной термообработки каждую из соединяемых кромок зажимают в жесткой пресс-форме из материала, коэффициент термического расширения которого по меньшей мере равен коэффициенту термического расширения материала соединяемых кромок, нагревают их до температуры текучести материала в зоне, пмрина которой превышает ширину сварного шва на 0,6-0,8 толщины кромки. При этом одновременно охлаждают остальную часть зажатой соединяемой кромки до температуры на 50-60 С ниже температуры размягчения материала. После предварительной термообработки соединяемые кромки охлаждают. 3 ил.,. 1 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ сдциАЛИС."ТичЕСНИх

РЕСПУ БЛИН (19) (11) А1 (51) 4 В 29 С 65/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ. (21) 4253182/23-05 (22) 31.03.87 (46) 07.12.88. Бюл, )(45 (72) В.В.Березин, Н.А.Маркулов, E,А.Скрипаленко и В.М.Попов (53) 678 029.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1184696, кл. В 29 С 65/02, 1984.

Тростянская Е.Б. и др. Сварка пластмасс. М.: Машиностроение, 1967, с.74 и 99. (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к способам соединения термопластичных ориентированных материалов. Цель — повышение качества сварки термопластичных ориентированных материалов. Для этого в способе соединения полимерных материалов в процессе предварительной термообработки каждую иэ соединяемых кромок зажимают в жесткой пресс-форме из материала, коэффициент термического расширения которого по меньшей мере равен коэффициенту термического расширения материала соединяемых кромок, нагревают их до температуры текучести материала в зоне, ширина которой превышает ширину сварного шва на 0,6-0,8 толщины кромки.

При этом одновременно охлаждают остальную часть зажатой соединяемой кромки до температуры на 50-60 С ниже температуры размягчения материала. д

После предварительной термообработки соединяемые кромки охлаждают. 3 ил, 1 табл.

1442419

Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к способам соединения термопластичных ориентированных материалов. 5

Цель изобретения — повышение качества сварки термопластичных ориентированных материалов.

На фиг.i изображена схема операции предварительной термообработки 10 одной из кромок, на фиг.2 - схема операции сварки кромок, расположенных встык, на фиг.З - то же, с разделкой кромок на ус.

Способ соединения полимерных ма- 15 териалов заключается в следующем.

Каждую из соединяемых кромок подвергают предварительной термообработке. Для этого ее помещают между матрицей 2 и пуансоном 3, являющимнся2п элементами жесткой пресс-формы, плотно прилегающей к кромке t (фиг,1).

Материал матрицы 2 и пуансона 3 подбирают так, чтобы имел .он коэффициент термического расширения, близкий к 25 коэффициенту термического расширения материала свариваемой кромки. Создают давление Р на пресс-форму, например, струбцинами. Давление сжатия пресс-формы подбирают так, чтобы в 0 дальнейшем исключить изменение конфигурации свариваемой кромки при термообработке.

Термообработка, проводимая в постоянной по конфигурация в процессе термообработки жесткой и выполненной из материала, коэффициент термического расширения которого близок к коэффициенту термического расширения материала кромки, пресс-форме, плотно прилегающей. к свариваемой кромке, 4О позволяет исключить изменение формы кромки.

Давление Р, препятствующее усадке, зависит от степени ориентации материала кромки и s каждом конкретном

45 случае подбирается экспериментально.

Включив нагревательные элементы

4, нагревают свариваемую кромку 1 в зоне Ь шириной а, превышаницей ширину

Ъ сварного msa на 0,6-0,8 толщины 3 50 свариваемой. кромки, до температуры текучести материала.

Термообработка свариваемой кромки с нагревом до температуры текучести материала в зоне шириной,. превышающей ширину сварного шва на 0,6-0,8 толщины свариваемой кромки, является оптимальной зоной дезориентации, так как увеличение зоны дезориентации кромки на величину менее 0,6 толщины свариваемого материала сильно затрудняет проведение процесса сварки без дезориентации зон А и В, что ведет к снижению качества сварки эа счет внутренних напряжений в шве и эа счет усадочных явлений материала кромки.

Увеличение эоны L более 0,8 8 ведет к необоснованному увеличению эоны дезориентации детали, а в случае удаления части дезориентированного материала механической обработкой приводит к увеличению расхода материала без увеличения прочности сварного соединения.

Как показали эксперименты, в случае сварки ориентированного стекла предварительная обработка при температуре текучести материала кромки позволяет провести дезорнентацию кромки и снять внутренние напряжения, связанные с ориентацией материала.

Одновременно с включением нагревательных элементов 4 включают охлаждающие элементы 5, которые осуществляют охлаждение остальной части эа0 жатой соединяемой кромки до темперао туры на 50-60 С ниже температуры размягчения материала.

Изменяя электрический ток в нагревательных элементах 4 и количество охлаждающей жидкости, проходящей через охлаждающие элементы 5, устанавливают необходимую ширину эоны L, Для определения. ширины эоны L имеющей температуру текучести материала свариваемой кромки 11 можно пользоваться, например, термопарами (не показаны), которые помещают в узкие прорези, перпендикулярные кромке опытных образцов.

При изменении количества охлаждающей жидкости необходимо следить эа тем, чтобы температура свариваемой кромки 1 в зоне В выходящей из прессЭ о формы, была ниже на 50-60 С температуры р аз мя гче ния материала .

Термообработка кромок с одновременным охлаждением остальной части зажатой свариваемой кромки до темпео ратуры на 50-60 С ниже температуры размягчения .позволяет исключить дезориентацню незажатой кромки и ис" ключить коробление кромки в случае неравномерного охлаждения верхней н нижней поверхностей кромок.

1442419

t5 а Ь (разр ф

8 кГ/мм

Ь, от

<ра р ° сновно» о матеиала

Как показали эксперименты, например при сварке ориентированного органического стекла марки А0-120, снижение температуры зажатой части ох" о лаждаемой кромки менее чем на 50 С по сравнению с температурой размягчения материала свариваемой кромки увеличивает брак и в процессе термообработки свариваемой кромки, и при последующей ее сварке, а снижение о температуры более чем на 60 С ведет к необоснованному увеличению расхода охлаждающей жидкости и мощности нагревательных элементов.

Термообработав свариваемую кромку

1, отключают нагревательные элементы и охлаядают свариваемую кромку 1 до комнатной температуры. Отключив охладитель 5, демонтируют пресс-форму, извлекают свариваемую кромку 1 и отмечают местоположение охладителей 5.

Затем подвергают свариваемую кромку механической обработке, подготавливая ее свариваемую поверхность под сварку, удаляя окислеиный слой и неровности, возникающие при термообработке, за счет незначительной усадки свариваемой кромки 1.

Затем производят установку и фиксацию свариваемых кромок 1 относи- . тельно нагревательного электрода 6 (фиг,2) или одна относительно другой (фиг.3) с последующей установкой сва" рочного электрода 6. Затем размещают охлаждающие элементы 5 на отмеченных ранее участках и производят сварку. Если сварку производят по схеме (фиг.2), нагревают свариваемые кромки электродом 6 до температуры сварки, убирают нагревательный электрод, а соединяемые поверхности 7 сдавливают. В случае, когда сварку производят по другой схеме (фиг.3), сварочное давление прикладывают после отключения нагревательных электродов.

Чтобы в процессе сварки не происходила дезориентация оставшихся ори,ентированных или частично дезориентированных зон, соответственно В и А, для этого необходимо, на*ример, перед включением нагревательного электрода

6 включить охлаждающие элементы 5, размещенные в отмеченных ранее местах и охладить расположенные между ними участки (по толщине свариваемых кромок) до температуры ниже комнатной и после этого производить нагрев свариваемых поверхностей. Можно также исключить дезориентацию во время сварки, если увеличить расход охлаждающей жидкости в охладительных элементах 5 о сравнению с расходомжидкости при термообработке или расположить охлаждающие элементы 5 на зоне А. Во всех случаях отключение охлаждающих элементов 5 производят после окончания процесса сварки.

Осуществление сварки на режимах, не допускающих дезориентации оставшихся ориентированных участков А и

В, исключает возможность повышения температуры при сварке зон А и В до температуры, близкой к температуре размягчения материала, и тем самым исключается возможность образования напряжения в сварном шве за счет дезориентации соседних ориентированных участков.

Результаты экспериментов способа приведены в таблице для полимерного ориентированного материала - органического стекла марки АО-140 с rlapaметрами: степень ориентации 60Х толщина 10 мм прочность на разрыв осй новиого материала 7,2 кГ/мм, способ нагрева свариваежас поверхностей контактный, время нагрева 10 мин, о температура сварки 260 С, сварочное давление 10 кГ/см, температура термообработки 195-220 С, время термообработки 2 ч. Сжатие пресс-формы производят струбцинами, свариваемые кромки охлаждают при температуре 8085 С.

6 1 0 5 2 66 37

7 f 06 302

8 1 0,7 3,24 45

9 1 0,8 3,38 . 47

10 t 0,9 3,38

Формула изобретения

Способ соединения полимерных материалов, включающий предварительную

5 14424 термообработку соединяемых кромок, нагрев их до температуры сварки и сдавливание с одновременным охлаждением околошовной эоны о т л и ч аЭ

5 ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварки термоппастичных ориентированных материалов, в ., процессе предварительной термообработки каждую иэ соединяемь1х кромок щ эажимают в жесткой пресс-форме иэ материала, коэффициент термического расширения которого по меньшей мере

19

6 равен коэффициенту термического расширения материала соединяемых кромок, н агревают их до температуры текучести материала в эоне, ширина которой . превышает ширину сварного шва на

0,6-0,8 толщины кромки, и одновременно охлаждают остальную часть зажатой соединяемой кромки до темперао туры на 50-60 С ниже температурыраэмягчения материала, причем после предварительной термообработки соединяемые кромки охлаждают, )P

Х! 442419

Фиг. З

Составитель Н.Елисеева

Техред А. Кравчук Корректор И. Мусха

Редактор А.Коэориз

Заказ 6347/17 Тирак 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ултород, ул. Проектная, 4