Способ сварки фторопласта-4

 

Союз Соеетскмз

Соцмалмстмчеакмк

Реапубпмм

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()952638 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву—

151 } М. Кл. з . (22) Заявлено 21.11.80 (21) 3006980/23-05 с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет—

В 29 С 27/02

ГосударствевкыЯ комнтет

СССР оо делам изобретений и открытиЯ

153} УДК 678.029.. 43 (088. 8) Опубликовано 230882.. Бюллетень И231

Дата опубликования описания 230882

М г

В.A. Соколов, И.В.Мозговой, Н. Е. Дмитриев, Л.A.Øåñòåëü и A.A.Êóçëÿêèí

/"/

- (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Омский политехнический институт (54) СПОСОБ СВАРКИ ФТОРОПЛАСТА-4

Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к способу сварки детжей из фторопласта-4.

Известен способ сварки фторопласта 4, при котором на свариваемые поверхности в целях их активизации Ьаносят присадочный материал, .после чего детали сваривают при температуре 360-386 С 30 мин (1).

Недостатками способа являются повышенная вредность процесса, значи.тельная продолжительность процесса сварки, а также отличие материала в зоне контактирования соединяемых поверхностей от основного материала по структуре и свойствам.

Наиболее близким к изобретении по технической сущности и достигаемому результату является способ сварки фторопласта — 4,включающий нагрев соединяемых поверхносТей деталей, сдавливаниб, выдержку деталей при температуре сварки и воздействие на них ультразвуковыми колебаниями (2).

Недостаток указанного способа заключается s невысокой прочности сзариваемого соединения из-за воэможности перегрева отдельных слоев материала так как ультразвуковые колебания вводятся в зону соединения материалов через толщину материала.

Целью изобретения является повышение прочности сварного соединения. указанная цель достигается тем, что согласно способу сварки фторопласта-4, включающему нагрев соединяемых поверхностей деталей, сдавливание, выдержку деталей при температуре сварки и воздействие на них ультразвуковыми колебаниями, ультразвуковыми колебаниями воздействуют на соединяемые поверхности деталей одновременно с нагревом их в интервале от температуры плавления кристаллической фазы до температуры сварки, причем .ультразвуковые колебания вводят касательно к соединяемым поверхностям.

Обработка соединяемых поверхностей деталей касательными ультразвуковыми колебаниями перед их контактированием обеспечивает образова; ние на соединяемых поверхностях мик25 рослоя со значительным разупорядочением надмолекулярных образований и образование в этом слое повышенного числа активных радикалов, что ведет к улучшению условий протекания

30 аутогеэионных процессов на соединяе952638 мых поверхностях и к повышению прочности сварного соединения.

На фиг.1-3 дана схема проведения процесса сварки.

Способ сварки фторопласта-4 заключается в следующем. 5

Свариваемые детали 1 (фиг.1) разогревают контактными нагревателями 2 и теплопроводной пластиной 3 до температуры плавления кристаллической фазы полимера (Т „= 320-330 С), )0 затем через пластину 3 к соединяемым поверхностям с помощью ультразвукового излучателя 4 (фиг.2) подводят касательно направленные к ним ультразвуковые колебания (УЗК). При достижении температуры сварки Тс (380390 С) ультразвуковые колебания ото ключают, удаляют теплопроводную плас- . тину 3 и сдавливают соединяемые поверхности усилием сварочного давления P (фиг.3). После чего производят выдержку деталей при заданной темпеpaiype и охлаждении до. температуры кристаллизации беэ снятия давления P.

Пример 1. Листы фторопласта-$ толщиной 6 мм подготавливают под сварку путем разделки кромок в УС с углом скоса кромск 20 . Затем подвергают сварке по режиму: скорость разогрева 80-100 С/мин; амплитуда ультразвуковых колебаний 30-40 мкм при частоте f = 20 кГц; температура сварки Tqg = 380-390 С; сварочное давление 0,6-0,8 МПа; время выдержки при Т св р= 5-6 мин .

После сварки листов вырезают об- 35 раэцы и испытывают на прочность при растяжении. По сравнению с контрольными образцами, сваренными по известному способу, прочность соединения повысилась в среднем на 5-6%. 40

П р.и м е р 2. При сварке встык труб иэ фторопласта-4 диаметром

70 мм, толщиной стенки 4-8 мм применяют следующие режимы: скорость разогрева 60-80 С/мин; амплитуда уль- 45 тразвуковых колебаний 30-40 мкм при частоте f = 20 кГц, температура сварки 380-390 С; время выдержки при температуре сварки 6-8 мин; сварочное давление 0,6-0,8 МПа.

Прочность вырезанных из зоны шва образцов по сравнению с контрольными образцами увеличилась в среднем на 6-8%.

Интервал введения УЗК определя.ется тем, что введение- УЗК до температуры плавления кристаллической фазы, когда в материале существуют как кристаллические участки, так и аморфйые, приводит к значительной неравномерности поглощения УЗК, 60 что обусловливается отличием в акустических свойствах кристаллической и аморфной частей полимера, и отрицательно сказывается на прочностных свойствах материала в зоне шва. 65

При достижении температуры сварки 380-390 С введение УЗК связано с опасностью, общего перегрева полимера (температура деструкции 400 C), Таким образом, интервал температур, в котором возможна успешная актива-. ция макромолекул УЗК, без опасности как местного, так и общего перегрева полимера, лежит в пределах от температуры плавления кристаллической части до температуры сварки.

Улучшение качества соединения в результате обработки касательными ультразвуковыми колебаниями соединяемых поверхностей, разогретых выше температуры плавления кристаллической фазы полимера непосредственно пЕред их контактированием, объясняется образованием на указанных поверх. ностях микрослоя со значительным разупорядочением надмолекулярных

-образований, сохраняющихся у фторопласта 4 при нагреве вплоть до температуры его деструкции (свыше 400 С) а также в связи с образованием в этом микрослое в результате механодеструкции повышенного числа активных радикалов. Указанные изменения ведут к улучшению условий протекания аутогезионных процессов на соединяемых поверхностях. Ввиду того, что ультразвуковыми колебаниями воздействуют непосредственно на свариваемые поверхности, глубина проникновения разрушающего действия ультразвукового поля весьма незначительна и колеблется в зависимости от режима обработки от 4 до 12 мкм, в результате максимальный объем материала шва по строению надмолекулярной организации макромолекул приближается к основному материалу.

Способ согласно изобретению позволит увеличить прочность сварных соединений иэ фторопласта-4, повысить их эксплуатационную надежность, а также увеличить производительность сварочных работ при изготовлении изделий из фторопласта-4, в частности при сварке фторопластовых трубопроводов, изготовлении емкостей из листового фторопласта.

Формул а и з обре те ни я о

Способ сварки фторопласта-4,включающий нагрев соединяемых поверхностей деталей, сдавливание, выдержку деталей при температуре сварки и воздействие на них ультразвуковыми колебаниями, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения, ультразвуковыми колебаниями воздействуют на соединяемые поверхности деталей одновременно с нагревом их в интервале от температуры плав952638

Фиг,1

ФигЗ

Составитель Н.Елисеева

Редактор Н.Бобкова Техред A.Áàáèíåö Корректор Г.Решетник

Заказ 6179/27 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 ления кристаллической фазы до температуры сварки, причем ультразвуковые колебания вводят касательно к соединяемым поверхностям.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 394215, кл. В 29 С 27/02, 1971.

2. Зайцев К.И. и др. Сварка пластмасс. M. "Машиностроение", 1978, с.83-85 (прототип).