В процессе экструзионной сварки тугоплавких полисульфонов, полиэфиркетонов и других термопластов, а также перфторированных альфтаков (PFA) используется башмак, изготовленный из более тугоплавкого полимера, который обладает высокими антиадгезионными свойствами.
Особенности и назначение
На производственных площадках, где осуществляется упаковка различных товаров, соединять пластиковые трубки надежно и эффективно без специального оборудования является крайне сложной задачей. Особенно это касается ситуаций, когда предметы, подлежащие сварке, плавятся лишь при относительно низких температурных показателях. Таким образом, работа с данными материалами потребует использования сварочного экструдера, который предназначен для соединения пластика, листового полипропилена, полиэтиленов высокого давления (ПНД) и листов полиэтилена.
Термомеханический сварочный экструдер представляет собой ручное устройство, которое выполняет сразу две задача:
- нагревает легко плавкий пластик до состояния вязкости;
- выдавливает расплавленный материал на поверхность соединяемых деталей.
В результате, после застывания легко плавящихся пластиковых масс получается сварочный шов с высокой прочностью. Ручной пистолет-сварщик считается наиболее удобным вариантом в использовании. Система этого устройства включает такие компоненты:
- электрический мотор;
- питатель;
- экструзионная камера;
- шнековое устройство для дробления;
- камера для плавления пластика;
- термонагреватель;
- сопло;
- управляющие элементы.
Принцип работы термомеханического устройства достаточно прост. В процессе его эксплуатации происходит нагревание воздуха, который вдутый из сопла агрегата, что приводит к нагреву пространства, в том числе сварочной канавки и поверхности соединяемых изделий.
В результате работы получается однородная пластическая масса.
Основные преимущества использования этих термомеханических устройств заключаются в следующих аспектах:
- возможность приваривать конструкции с толстыми стенками;
- высокая скорость процесса сварки;
- минимизация ручного труда – в процессе работы не требуется постоянное наблюдение и контроль за выходом шлака;
- возможность использования даже людьми, которые не имеют разнообразного опыта в сварочных работах.
Разновидности
Ручные сварочные экструдеры могут быть классифицированы на несколько конструктивных видов. Каждая модель обладает уникальными характеристиками и функциональными возможностями.
Шнековые экструдеры
В ходе сварочного процесса происходит расплавление присадочного материала, который загружается в экструзионную камеру, и его последующее выдавливание шнеком наружу. В этом случае присадочным материалом выступают прутки или гранулы, которые помещаются в шнековый отдел. В этой же области осуществляется нагрев материала до необходимой температуры, что позволяет получить однородную массу, готовую к применению.
Безшнековые экструдеры
Другим типом оборудования являются экструдеры без шнека. В плунжерных конструкциях прутки нагреваются с помощью электронагревателя, который находится в непосредственной близости к обрабатываемой области. Здесь твердое дно присадочных материалов заменяет поршень, что позволяет использовать более вязкие массы, расположенные спереди.
Комбинированные экструдеры
Экструдеры комбинированного типа объединяют характеристики шнековых и безшнековых устройств.
Требования
Для достижения надежного сварного соединения при экструзионной сварке материалов на основе поливинилхлорида (ПВХ) и поливинилидена фторида (ПВДФ) необходимо учитывать два основных требование:
- Сварке подлежат лишь те материалы, которые схожи по химическому составу и другим характеристикам. Ключевыми показателями являются:
- плотность;
- ПТР — показатель текучести расплава.
При применении экструзионной сварки необходимо использовать присадочный материал, который соответствует плотности и текучести расплава тех пластмасс, которые подлежат соединению. В случае, если соединяемые материалы имеют различные показатели текучести расплава, необходимо выбрать присадку с ПТР, который будет являться средним значением.
Экструзионная сварка: спецификация
Экструзионная сварка предназначена для соединения толстостенных компонентов, деталей и поверхностей, выполненных из ПВХ и ПВДФ.
Данная технология обладает рядом преимуществ по сравнению с методом сварки горячим воздухом с использованием присадочного материала:
- уменьшение времени сварки;
- сведение к минимуму влияния на прочность шва инициативы оператора;
- формирование однородного шва вдоль соединяемых поверхностей.
Критерии выбора
Чтобы правильно определить, какой ручной сварочный экструдер стоит приобрести, следует сопоставить его функции с задачами, для которых он будет нужны, а также с возможностью его использования с различными материалами: ПВХ, полиэтилен и другими термопластами. Доступные по цене модели с феном идеально подойдут для использования в мастерских с относительно небольшим объемом работ, где температура воздуха остается примерно прежней. В то же время, устройства с отдельным термоэлектрическим нагревателем (ТЭН) более универсальны, так как качество получаемой сварки в меньшей мере зависит от температуры окружающей среды.
Наличие электронных дисплеев и другой электроники не является критичным моментом при избрании инструмента. Контроль параметров во время сварки не представляет необходимости, так как в рабочем режиме они остаются постоянными на протяжении всей операции.
Однако наличие систем безопасности, предусмотренных производителем, является важным фактором выбора:
- Система блокировки холодного пуска. Через электронный датчик производится контроль температуры в шнековом механизме. Как только температура достигает заданного уровня, блокировка привода снимается. Эта система предотвращает возможность включения шнекового механизма при наличии в нем слишком твердых материалов, что помогает существенно снизить вероятность поломки.
- Система плавного пуска. Данная функция позволяет уменьшить нагрузку на редуктор и шнековый механизм при запуске мотора. Она создает больший комфорт для оператора.
Еще один важный аспект при выборе инструмента — это ремонтопригодность. Если шнековый механизм спроектирован на период всего срока службы, то привод и фен могут быть заменены независимо. Это позволяет отремонтировать инструмент и вернуть его эффективность на уровень нового устройства. Профессиональные сварщики чаще всего отдают предпочтение моделям со стандартными приводами, доступными для заказа у производителя.
Выбор типа экструдера: гранулы или пруток, зависит от особенностей работы:
- Модели с бункером для гранул позволяют создавать экструзии различных оттенков, комбинируя сырье разного цвета. Тем не менее, такие устройства обычно более громоздкие и рассчитаны на менее продолжительный цикл эксплуатации. Вместимость бункера для гранул ограничена.
- Модели с прутком более компактны. Работа с ними занимает меньше времени, так как нет необходимости смешивать гранулы и заполнять бункер. Когда пруток заканчивается, в инструмент устанавливается новый, и работа может быть продолжена без перерывов. Кроме того, сварка с помощью прутка может осуществляться в любых положениях инструмента, например, на потолке, в то время как модели, работающие на гранулах, не могут обеспечить должную подачу сырья в таком положении.
Безопасность
Работа с экструдером требует выполнения мер предосторожности:
- Оператор обязуется работать в защитных перчатках, так как инструмент и экструзия сильно нагреваются.
- Во время сварки пластмасс выделяются токсины. При выполнении работ в хорошо проветриваемых помещениях, это не создает угрозы для здоровья сварщика. Тем не менее, при сварке в замкнутых помещениях токсичные газы могут накапливаться, превышая допустимые уровни. Оператор должен быть обеспечен защитной маской с подачей свежего воздуха.
- Потребляемая мощность экструдеров может достигать 3,1 кВт и более. Поэтому используемые во время работы удлинители и распределители должны быть рассчитаны на такую нагрузку, а также необходимо предусмотреть наличие электробезопасности.
Ручные сварочные экструдеры — это незаменимые инструменты для как профессионалов, так и любителей, осуществляющих соединение различных видов пластмасс. При выборе модели убедитесь в ее соответствии вашим потребностям и способности обеспечивать надежное и эффективное сваривание. При необходимости, специалисты нашей компании ТУЛ ИМПЭКС готовы помочь с выбором.
Замена башмака в ручном экструдере
Качество получаемых сварных швов зависит от множества факторов: от качества материала, правильной подготовки поверхности до внешних условий и, разумеется, квалификации оператора. Однако сам экструдер должен обеспечивать стабильные параметры сварки вне зависимости от условий.
Процесс замены башмака включает следующие шаги:
- Замену сварочного башмака следует проводить на нагретом до температуры сварки экструдере, используя термозащитные перчатки;
- После демонтажа выходное отверстие башмака очищается от остатков пластифицированного пластика с помощью круглой щетки;
- Мягкая проволочная щетка используется для тщательной очистки сопла экструдера от остатков материала;
- Новый башмак устанавливается на сопло, его нужно плотно прижимать до полного вставления фланца крепления в кольцо трубки экструдера;
- Башмак закрепляется на выпускном сопле с помощью шестигранного ключа.
Экструзионная камера сварочного экструдера завершается форсункой, к которой прикрепляется башмак. Эта конструкция включает металлический держатель, как правило, выполненный из алюминиевого сплава.
Какие требования предъявляются при экструзионной сварке
Чтобы добиться необходимых результатов в экструзионной сварке, необходимо следовать определенным требованиям, которые обеспечат прочность соединения.
Что важно учитывать при сварке пластмасс:
- Процесс соединения элементов должен осуществляться при комнатной температуре.
- Ровная подгонка и расположение свариваемых деталей — обязательные условия. Пластиковые детали должны фиксироваться в одном положении.
- Минимизация зазора между свариваемыми элементами способствует созданию равномерного сварного шва.
Свариваемые поверхности и прилегающие участки, включая поврежденные участки от воздействия осадков или химических веществ, должны быть обработаны до достижения неповрежденной зоны. Не следует использовать чистящие средства, которые могут вызвать изменения в пластике.
Принцип работы и процесс соединения деталей:
Сварочные работы методом экструзии выполняются в несколько этапов:
1. Подготовка экструдера.
Перед началом работы экструдер должен быть запущен и прогрет, чтобы удалить остатки присадочного материала или прутка, использовавшихся ранее. Их повторное использование может оказать негативное влияние на прочность соединения. Проверка качества очистки осуществляется визуально.
2. Подготовка поверхности.
За 15-20 минут до начала работ следует очистить свариваемые поверхности от загрязнений (пыль, жировые и масляные пятна, песчинки), а также удалить тонкий слой окисленного полимера. Допускается использование ветоши, скребков, растворителей и наждачной бумаги.
При необходимости следует обработать кромки деталей для создания нужного типа сварного шва, подготовив при этом скосы и канавки для сварки.
Механическая зачистка зоны сварки с помощью скребка
3. Предварительный прогрев.
Горячий воздух используется для предварительного прогрева свариваемых поверхностей. Это необходимо для качественного взаимодействия с присадочным материалом или прутком.
4. Процесс сварки.
Присадочный материал подается в экструдер в виде прутков или гранул, где он нагревается до состояния вязко-текучего состояния и перемешивается шнеком до получения однородной массы. Полученная масса затем передается в область соединения через башмак, частично расплавляя свариваемые детали и обеспечивая их соединение и смешивание с разогретой и расплавленной поверхностью.
На область сварки оказывается необходимое давление с помощью сварочного башмака, при этом сила давления в основном зависит от типа полимерного материала.
5. Остывание.
Процесс охлаждения шва должен проходить естественным образом. Искусственно ускорять его не рекомендуется, так как это может привести к снижению прочности шва.
6. Контроль.
После завершения работы производится проверка образовавшегося шва на герметичность, прочность и однородность. Обнаруженные дефекты должны быть устранены.
Экструзионная сварка полипропилена
В основном для создания трубопроводных систем из полипропилена (ПП) применяется сварка нагретым инструментом встык или в раструб. Однако эти методы не подходят для соединения толстостенных пластиковых изделий (резервуары, бочки). Для этих целей подходит метод экструзии.
В остальном экструзионная сварка полипропилена не отличается от сварки других полимеров и осуществляется по аналогичному принципу. Механизм работы аналогичен использованию для сварки полиэтилена, ПВХ и ПВДФ.
Однако следует помнить о специфических температурных режимах: температура подаваемого воздуха должна быть в диапазоне 250 – 300°С, а температуры присадок — 210 – 240°С.
