Зварювання пластмаси: технологія і устаткування

Пластичні матеріали використовуються повсюдно в багатьох галузях промислового виробництва. Характерна властивість полімерних матеріалів, після розплавлення набувати механічну жорсткість і міцність, широко використовується не тільки при виготовленні різних виробів, але і при проведенні ремонтних робіт у домашніх умовах.

Таке з’єднання пластмасових матеріалів, зване зварюванням, є найбільш технологічно обґрунтованим і економічним способом при ремонті різноманітних виробів. Зварювання пластмаси дозволяє створювати стикувальні шви високої міцності. Причому технологія процесу і обладнання, що застосовується для зварювання, не представляє особливої складності для застосування в домашніх умовах.

Основні методи зварювання

При всьому великому різноманітті технологічних методів зварювального процесу, способи зварювання пластмас можна розділити на дві основні групи:

холодна зварка здійснюється за допомогою спеціальних хімічних реагентів, які ефективно сприяють з’єднанню пластмасових виробів, без розплавлення поверхонь;
гаряча зварка є з’єднанням пластмаси на молекулярному рівні, коли поверхні доводяться нагріванням до напіврідкого стану.

Завданням зварного з’єднання, будь-якого типу, є створення міцного контакту між полімерними матеріалами допомогою плавного переходу однієї речовини в іншу. Зварювання пластмаси може здійснюватися як з використанням спеціальних присадок, так і без них.

Метод холодної зварювання

З розвитком хімічної промисловості, холодна зварка для пластмаси отримала найбільшу популярність не тільки серед професіоналів, а й у простих людей, що проводять ремонтні роботи виробів у домашніх умовах. У принципі така назва більше відповідає науковому терміну, який позначає вид з’єднання полімерних матеріалів. Загалом, це технологія склеювання пластичних деталей, з допомогою хімічно активних речовин.

В даний час виробники випускають необхідні компоненти для зварювання трьох видів:

Однокомпонентний склад зовнішнім виглядом нагадує простий канцелярський клей. Універсальність цього складу дозволяє зварювати практично будь-які полімерні матеріали, з високою якістю. Найчастіше однокомпонентний клей використовується для зварювання пластмаси в домашніх умовах.

Двокомпонентний клей складається з епоксидної смоли і затверджувача, які поставляються споживачеві в окремих ємностях. Змішування компонентів здійснюється в певній пропорції, безпосередньо перед виконанням роботи.

Стрижень з активним реагентом має зовнішню оболонку з затверджувача і внутрішню, з наповнювачем з епоксидної смоли. Відрізавши потрібний шматок стержня, його необхідно ретельно розім’яти пальцями, до утворення однорідної пластичної маси.

Всі роботи по підготовці клейового складу необхідно виконувати строго по інструкції виробника.

Технологія зварювання холодним способом

Перед виконанням зварювання пластмаси, необхідно підготувати поверхні виробів, що з’єднуються. Для цієї мети, потрібно кромки деталей обробити абразивним матеріалом (наждачний папір, напилок). Така обробка дозволяє створити шорсткість поверхні, що істотно збільшує адгезію пластичного матеріалу.

Технологія зварювання виглядає наступним чином:

Після попередньої обробки, безпосередньо перед виконанням роботи, потрібно знежирити поверхні виробів, що з’єднуються. Для цього можна використовувати практично будь-розчинник на спиртовій основі.

Далі, відповідно до інструкції, на кромки деталей, що з’єднуються наноситься клейовий склад.

Поверхні щільно притискаються один до одного. Причому стиснення повинне здійснюватися до повного застигання складу.

Після повного висихання компонентів, процес зварювання пластмаси вважається завершеним.

Основна перевага з’єднання холодним способом – можливість ефективно зварювати поверхні з різнорідних матеріалів, при цьому додаткового обладнання не потрібно. Недоліком методу вважається низька вібраційна стійкість шва, тому застосування холодної зварювання обмежено рухомих механізмах.

Гаряча зварка пластику

Гарячий метод зварювання пластикових матеріалів заснований на молекулярному взаємодії розплавлених поверхонь до в’язкого стану. При цьому необхідно враховувати характер реакції полімеру на температурний вплив. За цим принципом пластичні матеріали поділяються на термопласти і реактопласти.

Термопласти не змінюють своїх експлуатаційних показників і хімічних властивостей, навіть при багаторазовому переході в розплавлене стан. А головне, що, повертаючись після охолодження у вихідну твердість, матеріали не втрачають своєї міцності. На відміну від термопластів, реактопласти, повертаючись у вихідне стан, практично повністю втрачають пластичні властивості. Така реакція матеріалу, що не дозволяє йому повторно переходити у в’язку фазу, повністю втрачаючи міцність. Більшість пластмас є термопластами.

Способи зварювання підігрівом

В залежності від способу подачі теплової енергії в зону з’єднання полімерних матеріалів, існують наступні види гарячої зварювання:

гарячим газовим потоком;
спеціальним розігрітим пристосуванням;
впливом на краю виробів розплавленої присадкою;
застосуванням ультразвукового потоку;
використанням інфрачервоного або лазерного випромінювання;
нагріванням місця стику тертям;
впливом електричного струму високої частоти.

Перші три способи ефективні при зварюванні пластмаси своїми руками в побутових умовах. Решта найчастіше використовуються безпосередньо на промислових підприємствах в процесі виготовлення продукції.

Зварювання розігрітим газом

Нагрів місця з’єднання може здійснюватися за допомогою газового пальника, при цьому використовується горіння азоту або аргону. Але найбільш безпечною та економічно вигідною є зварювання пластмас феном, так як розігрів кромок з’єднуваних виробів здійснюється гарячим повітрям.

Виготовлення та ремонт пластмасових виробів здійснюється промисловими або побутовими термофенами. Конструктивно це обладнання для зварювання пластмас влаштовано однаково. Промислові фени мають велику потужність, регулювання якої здійснюється автоматично, а також укомплектовані рядом додаткових функцій і різноманітних насадок.

Зварювання пластмаси термофеном виконується в кілька етапів:

Визначається вид пластмаси, відповідно до якого вибирається температура нагріву, а також підходить для роботи насадка.

Краї виробів, що з’єднуються зачищаються і знежирюються.

Заготовки міцно фіксуються, щоб не відбувалося їх зміщення під час виконання роботи.

Проводиться нагрів місця з’єднання до розплавленого стану, при якому і відбувається злиття матеріалів.

Після створення зварного шва, виріб повинен охолонути в природних умовах. Застосовувати додаткове охолодження не рекомендується.

Потім проводиться остаточна зачистка шва.

Контактна зварювання нагрівальним приладом

Найпростішим видом зварювання пластику в домашніх умовах є безпосередній нагрів кромок виробу гарячим інструментом. Технологічний процес зварювання контактним способом вважається найбільш простим і легко застосовним у побутових умовах, так як не вимагає використання складного обладнання.

Виконання зварювання можна розділити на два основних етапи:

Розплавлення кромок з’єднуваних деталей.

Щільне стиснення розплавлених поверхонь і витримка до повного охолодження.

Час між цими операціями має бути мінімальним, щоб матеріал не встиг охолонути. В іншому випадку якість зварного шва буде недостатнім.

В домашніх умовах, для проведення дрібного ремонту, часто користуються простим паяльником, обладнаним спеціальними насадками.

Використання присадок для зварювання

Для збільшення міцності і якості шва, при з’єднанні матеріалів з пластмаси, широко застосовуються спеціальні присадки. В якості такого матеріалу використовуються пластикові прутки або смужки.

Додавання присадки до складу шва набагато покращує процес зварювання з використанням нагрівання гарячим повітрям. Головною умовою якісного з’єднання пластмас є відповідність складу присадки і полімерного матеріалу.

Також, дуже ефективним варіантом застосування присадочного матеріалу, є використання зварювального ручного екструдера. Це термомеханічне пристрій, зовні схожий на пістолет, спочатку нагріває полімерний матеріал до в’язкого стану, а потім автоматично видавлює присадку на сполучаються поверхні.

Зварювання пластмасових виробів широко застосовується як у виробничих цехах, так і в домашніх умовах. Технологію зварювального процесу легко освоїти навіть недосвідченому людині, при цьому необхідно пам’ятати про дотримання заходів безпеки проведення робіт.