Устройство для двусторонней контактной тепловой сварки полимерных материалов

 

Использование: изобретение относится к области сварки пластмасс и может быть использовано для контактно-тепловой сварки листовых полимерных материалов, преимущественно из неплавких модификаций фторопластов, для повышения прочности сварного соединения. Сущность изобретения: в устройстве для контактной тепловой сварки полимерных материалов огнеупорные жесткие элементы жестко связаны с диэлектрическими основаниями и расположены с зазором один относительно другого. Диэлектрические основания установлены на плитах с возможностью свободного продольного перемещения. Гибкие ленточные нагреватели жестко связаны с диэлектрическими основаниями в одной точке. Компенсаторы термического расширения нагревателей закреплены на верхней и нижней плитах с противоположных сторон.. Кроме того, огнеупорные жесткие элементы выполнены трубчатыми. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1722861 А1 (я)5 В 29 С 65/18, 65/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817629/05 (22) 15.01.90 (46) 30.03.92. Бюл, М 12 (71) Омский политехнический институт (72) Н.Е.Дмитриев, В,А.Соколов, С,С.Волков, С.А.Старков и В.Я.Никулин (53) 678,059.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Rh 416249, кл. B 29 С 65/18, 1971.

Авторское свидетельство СССР

М 546488, кл. B 29 С 65/38, 1974, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУСТОРОННЕЙ

КОНТАКТНОЙ ТЕПЛОВОЙ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: изобретение относится к области сварки пластмасс и может быть использовано для контактно-тепловой сварки листовых полимерных материалов, преИзобретение относится к области сварки пластмасс и может быть использовано для контактно-тепловой сварки листовых полимерных материалов, преимущественно из неплавких модификаций фторопластов.

Известно устройство для сварки встык лиСтов из термопластичных материалов, включающее нагреватель, теплоизолирующие подкладки и механизм создания усилий, выполненный в виде установленных на теплоизолирующей подкладке по обе стороны нагревателя зажимов, фиксирующих листы от осевого перемещения в процессе нагрева.

Недостатками данного устройства являются сварка швов ограниченной протяженности, а также невозможность применения его для сварки термопластичных материалов, не имеющих состояния расплава (наимущественно из неплавких модификаций фторопластов, для повышения прочности сварного соединения. Сущность изобретения: в устройстве для контактной тепловой сварки полимерных материалов огнеупорные жесткие элементы жестко связаны с диэлектрическими основаниями и расположены с зазором один относительно другого.

Диэлектрические основания установлены на плитах с возможностью свободного продольного перемещения. Гибкие ленточные нагреватели жестко связаны с диэлектрическими основаниями в одной точке. Компенсаторы термического расширения нагревателей закреплены на верхней и нижней плитах с противоположных сторон. Кроме того, огнеупорные жесткие элементы выполнены трубчатыми. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. ъГ пример, фторопласта — 4), вследствие значительного (до 50% объема) температурного расширения свариваемого материала при температуре сварки и невозможности компенсации возникающих напряжений в про- р цессе сварки и остывания изделия, что ведет к появлению значительных остаточных деформаций после сварки и, в конечном итоге, к разрушению сварного соединения, и а в некоторых случаях и к невозможности образования сварного соединения вообще.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для двусторонней контактной тепловой сварки полимерных материалов, содержащее верхнюю и нижнюю плиты с установленными на них диэлектрическими упругими основаниями, на которых размещены огнеупорныежесткие элементы, и гибкие ленточные

1722861 нагреватели, закрепленные на верхней и нижней плитах через компенсаторы их термического расширения.

Однако конструкция известного устройства не позволяет компенсировать расширение свариваемого материала в процессе нагрева с целью устранения возможности появления остаточных напряжений после сварки, поскольку не обладает нужной степенью прогиба лент нагревателя.

Данное устройство также не обеспечивает возможности точного контроля за величиной сварочного давления, создаваемого предварительной регулировкой пружины механизма сжатия свариваемых пленок, Цель изобретения — повышение прочности сварного соединения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для двусторонней контактной тепловой сварки полимерных материалов огнеупорные жесткие элементы жестко связаны с диэлектрическими основаниями и расположены с зазором один относительно другого, а диэлектрические основания установлены на плитах с возможностью свободного продольного перемещения, причем гибкие ленточные нагреватели жестко связаны с диэлектрическими основаниями в одной точке, а компенсаторы термического расширения нагревателей закреплены на верхней и нижней плитах с противоположных сторон, а также тем, что огнеупорные жесткие элементы выполнены трубчатыми.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — фрагмент узла нагрева; на фиг. 3 — расположение элементов устройства в работе, Устройство для двусторонней контактной тепловой сварки полимерных материалов содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 плиты с расположенными на них диэлектрическими упругими основаниями 3, имеющими возможность свободного продольного перемещения по направляющим 4.

Диэлектрические основания состоят из металлического корпуса 5, упругой прокладки 6, выполненной из фторопласта, и теплоизоляционного слоя 7, -изготовленного из листового асбеста. На диэлектрических основаниях установлены с зазором и жестко закреплены к корпусу оснований фиксаторами 8 огнеупорные жесткие элементы 9, внутри пропущена нихромовая лента 10, являющаяся частью узла нагрева, Упругие диэлектрические основания позволяют устранить неравномерность распределения сварочного давления по площади сварного шва, возникающую вследствие разнотолщинности материала и неравно35

40 сварки гибкие нагреватели 11 удлиняются.

5

30 мерности расширения отдельных участков при нагреве, Гибкие ленточные нагреватели 11 являются рабочими поверхностями узла нагрева и имеют жесткую связь 12 с корпусом 5 диэлектрических оснований в одной точке.

Нагреватели 11 связаны с компенсаторами

13 их термического расширения, выполненными в виде пружин и закрепленными на верхней и нижней плитах с противоположных сторон устройства.

Такая .конструкция при термическом расширении гибких ленточных нагревателей позволяет диэлектрическим основаниям перемещаться вместе с огнеупорными жесткими элементами только в противоположных направлениях, что обеспечивает расстановку огнеупорных жестких элементов, расположенных на противоположных основаниях в зазорах между элементами каждого из оснований.

Жесткие огнеупорные элементы выполнены трубчатыми, что придает плавность изгиба гибким нагревателем, что особенно необходимо при сварке фторопластовых материалов.

Все элементы устройства смонтированы в направляющих стойках 14, подвижной

",5 и неподвижной 16 траверсах.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении свариваемые листьi 17 из термопластичных полимерных материалов размещают между гибкими ленточными нагревателями 11, и нижняя траверса 15 поджимается к верхней 16, закрепленной неподвижно к стойкам, давлением 0,01 — 0,03 МПа. По мере разогрева свариваемого материала до температуры

Компенсаторы 13 перемещают их вместе с диэлектрическими основаниями и жесткими огнеупорными элементами 9 в противоположных направлениях, так как гибкие ленты ленточные нагреватели 11 имеют жесткую связь 12 в единственном месте с корпусом

5 диэлектрических упругих оснований, а огнеупорные трубчатые элементы также жестко связаны фиксаторами 8 с корпусом 5 диэлектрических упругих оснований, Смещение огнеупорных жестких элементов 9 происходит на половину величины зазора между ними, который равен величине диаметра элемента. Величина смещения определяется по формуле ! — lo = 1/2cl, где 1 — первоначальная длина гибких ленточных нагревателей;

I — длина гибких ленточных нагревателей по достижении температуры сварки;

1722861

d — диаметр огнеупорных жестких элементов.

Соответственно

i= io(1+ аТ), где а — коэффициент линейного расширения материала ленточных нагревателей;

Т вЂ” температура нагрева ленточных нагревателей.

Исходя из расчетной величины смещения, выбирается точка закрепления гибких ленточных нагревателей к диэлектрическим упругим основаниями.

По достижении температуры сварки огнеупорные трубчатые жесткие элементы смещаются так, что каждый элемент устанавливается напротив зазора между элементами, закрепленными на противоположном основании,При этом происходит доведение сварочного давления до необходимой величины с компенсацией избыточного давления, возникающего за счет термического расширения свариваемого материала,и одновременно равномерное распределение сварочного давления по площади сварного шва за счет упругости диэлектрических оснований и выполнения огнеупорных жестких элементов трубчатыми, что придает сварному шву волнообразную синусоидальную форму, Благодаря конструкции устройства, значительно снижаются напряжения, возникающие в материале в процессе нагрева. При остывании сварного соединения гибкие ленточные нагреватели укорачиваются, возвращая упругие диэлектрические основания в исходное положение, осуществляя тем самым "проковку" сварного соединения, положительно

5 влияющую на его прочность.

Формула изобретения

1. Устройство для двусторонней контактной тепловой сварки полимерных материа10 лов, содержащее верхнюю и нижнюю плиты с установленными на них диэлектрическими упругими основаниями, на которых размещены огнеупорные жесткие элементы, и гибкие ленточные нагреватели, закреплен15 ные на верхней и нижней плитах через компенсаторы их термического расширения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения, огнеупорные элементы жестко связаны

20 с диэлектрическими основаниями и расположены с зазором друг относительно друга, а диэлектрические основания установлены на плитах с возможностью свободного продольного перемещения, причем гибкие лен25 точные нагреватели жестко связаны с диэлектрическими основаниями в одной точке, а компенсаторы термического расши. рения нагревателей закреплены на верхней и нижней плитах с противоположных сто30 рон.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что огнеупорные жесткие элементы выполнены трубчатыми.

1722861

Фиг.г

Л 17

Составитель Н.М. Елисеева

Техред M.Ìîðãåíòàë КорректорМ.Кучерявая

Редактор Н.Шитев

Производственно-издательский комбинат" Патент",г.ужгород,уд. Гагарина,101

Заказ 1029 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК-ЗПроизв

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