Сварка пластмассы: технология и оборудование

Пластические материалы используются повсеместно во многих отраслях промышленного производства. Характерное свойство полимерных материалов, после расплавления приобретать механическую жесткость и прочность, широко используется не только при изготовлении различных изделий, но и при проведении ремонтных работ в домашних условиях.

Такое соединение пластмассовых материалов, называемое сваркой, является самым технологически обоснованным и экономичным способом при ремонте разнообразных изделий. Сварка пластмассы позволяет создавать стыковочные швы высокой прочности. Причем технология процесса и оборудование, применяемое для сварки, не представляет особой сложности для применения в домашних условиях.

Основные методы сварки

При всем большом разнообразии технологических методов сварочного процесса, способы сварки пластмасс можно разделить на две основные группы:

• холодная сварка осуществляется с помощью специальных химических реагентов, которые эффективно способствуют соединению пластмассовых изделий, без расплавления поверхностей;
• горячая сварка является соединением пластмассы на молекулярном уровне, когда поверхности доводятся нагревом до полужидкого состояния.

Задачей сварного соединения, любого типа, является создание прочного контакта между полимерными материалами посредством плавного перехода одного вещества в другое. Сварка пластмассы может осуществляться как с использованием специальных присадок, так и без них.

Метод холодной сварки

С развитием химической промышленности, холодная сварка для пластмассы получила наибольшую популярность не только среди профессионалов, но и у простых людей, производящих ремонтные работы изделий в домашних условиях. В принципе такое название больше соответствует научному термину, который обозначает вид соединения полимерных материалов. В общем, это технология склеивания пластических деталей, с помощью химически активных веществ.

В настоящее время производители выпускают необходимые компоненты для сварки трех видов:

Однокомпонентный состав внешним видом напоминает простой канцелярский клей. Универсальность этого состава позволяет сваривать практически любые полимерные материалы, с высоким качеством. Чаще всего однокомпонентный клей используется для сварки пластмассы в домашних условиях.

Двухкомпонентный клей состоит из эпоксидной смолы и отвердителя, которые поставляются потребителю в отдельных емкостях. Смешивание компонентов осуществляется в определенной пропорции, непосредственно перед выполнением работы.

Стержень с активным реагентом имеет наружную оболочку из отвердителя и внутреннюю, с наполнителем из эпоксидной смолы. Отрезав нужный кусок стержня, его необходимо тщательно размять пальцами, до образования однородной пластичной массы.

Все работы по подготовке клеевого состава необходимо выполнять строго по инструкции производителя.

Технология сварки холодным способом

Перед выполнением сварки пластмассы, необходимо подготовить поверхности соединяемых изделий. Для этой цели, нужно кромки деталей обработать абразивным материалом (наждачная бумага, напильник). Такая обработка позволяет создать шероховатость поверхности, что существенно увеличивает адгезию пластического материала.

Технология сварки выглядит следующим образом:

После предварительной обработки, непосредственно перед выполнением работы, нужно обезжирить поверхности соединяемых изделий. Для этого можно использовать практически любой растворитель на спиртовой основе.

Далее, согласно инструкции, на кромки соединяемых деталей наносится клеевой состав.

Поверхности плотно прижимаются друг к другу. Причем сжатие должно осуществляться до полного застывания состава.

После полного высыхания компонентов, процесс сварки пластмассы считается завершенным.

Основное преимущество соединения холодным способом – возможность эффективно сваривать поверхности из разнородных материалов, при этом дополнительного оборудования не требуется. Минусом метода считается низкая вибрационная устойчивость шва, поэтому применение холодной сварки ограничено в подвижных механизмах.

Горячая сварка пластика

Горячий метод сварки пластиковых материалов основан на молекулярном взаимодействии расплавленных поверхностей до вязкого состояния. При этом необходимо учитывать характер реакции полимера на температурное воздействие. По этому принципу пластические материалы подразделяются на термопласты и реактопласты.

Термопласты не изменяют своих эксплуатационных показателей и химических свойств, даже при многократном переходе в расплавленное состояние. А главное, что, возвращаясь после остывания в исходную твердость, материалы не теряют своей прочности. В отличие от термопластов, реактопласты, возвращаясь в исходное состояние, практически полностью теряют пластические свойства. Такая реакция материала, не позволяет ему повторно переходить в вязкую фазу, полностью теряя прочность. Большинство пластмасс являются термопластами.

Способы сварки подогревом

В зависимости от способа подачи тепловой энергии в зону соединения полимерных материалов, существуют следующие виды горячей сварки:

• горячим газовым потоком;
• специальным разогретым приспособлением;
• воздействием на края изделий расплавленной присадкой;
• применением ультразвукового потока;
• использованием инфракрасного или лазерного излучения;
• нагреванием места стыка трением;
• воздействием электрического тока высокой частоты.

Первые три способа эффективны при сварке пластмассы своими руками в бытовых условиях. Остальные чаще всего используются непосредственно на промышленных предприятиях в процессе изготовления продукции.

Сварка разогретым газом

Нагрев места соединения может осуществляться с помощью газовой горелки, при этом используется горение азота или аргона. Но наиболее безопасной и экономически выгодной является сварка пластмасс феном, так как разогрев кромок стыкуемых изделий осуществляется горячим воздухом.

Изготовление и ремонт пластмассовых изделий осуществляется промышленными или бытовыми термофенами. Конструктивно это оборудование для сварки пластмасс устроено одинаково. Промышленные фены имеют большую мощность, регулировка которой осуществляется автоматически, а также укомплектованы рядом дополнительных функций и разнообразных насадок.

Сварка пластмассы термофеном выполняется в несколько этапов:

Определяется вид пластмассы, в соответствии с которым выбирается температура нагрева, а также подходящая для работы насадка.

Края соединяемых изделий зачищаются и обезжириваются.

Заготовки прочно фиксируются, чтобы не происходило их смещение во время выполнения работы.

Производится нагрев места соединения до расплавленного состояния, при котором и происходит слияние материалов.

После создания сварного шва, изделие должно остыть в естественных условиях. Применять дополнительное охлаждение не рекомендуется.

Затем производится окончательная зачистка шва.

Контактная сварка нагревательным прибором

Самым простым видом сварки пластика в домашних условиях является непосредственный нагрев кромок изделия горячим инструментом. Технологический процесс сварки контактным способом считается наиболее простым и легко применимым в бытовых условиях, так как не требует использования сложного оборудования.

Выполнение сварки можно разделить на два основных этапа:

Оплавление кромок соединяемых деталей.

Плотное сжатие расплавленных поверхностей и выдержка до полного остывания.

Время между этими операциями должно быть минимальным, чтобы материал не успел остыть. В противном случае качество сварного шва будет недостаточным.

В домашних условиях, для проведения мелкого ремонта, часто пользуются простым паяльником, оборудованным специальными насадками.

Использование присадок для сварки

Для увеличения прочности и качества шва, при соединении материалов из пластмассы, широко применяются специальные присадки. В качестве такого материала используются пластиковые прутки или полоски.

Добавление присадки в состав шва намного улучшает процесс сварки с использованием нагрева горячим воздухом. Главным условием качественного соединения пластмасс является соответствие состава присадки и полимерного материала.

Также, очень эффективным вариантом применения присадочного материала, является использование сварочного ручного экструдера. Это термомеханическое устройство, внешне похожее на пистолет, сначала нагревает полимерный материал до вязкого состояния, а затем автоматически выдавливает присадку на соединяемые поверхности.

Сварка пластмассовых изделий широко применяется как в производственных цехах, так и в домашних условиях. Технологию сварочного процесса легко освоить даже неопытному человеку, при этом необходимо помнить о соблюдении мер безопасности проведения работ.