Сварка пластмасс это обширная тема, и она безусловно слишком обширна для того, чтобы охватить ее в одной статье. Поэтому ограничим обсуждение типами сварки пластмасс, которые обычно доступны производителям пластмассовых продуктов. В этой статье мы изложим основы сварки пластмасс, и она поможет Вам сделать выбор для удовлетворения потребностей Вашей компании в сварке.

Некоторые люди полагают, что сварка пластмасс это простая операция. Возможно, что это и так, но, если Вы хотите получить качественное соединение, есть некоторые моменты, которые стоит рассмотреть. Во-первых, не все виды пластмасс можно подвергать сварке. Термоотверждающиеся пластмассы (которые не плавятся при применении тепла) не поддаются сварке. Напротив, темпопластические материалы (которые плавятся при нагревании) можно сваривать самыми различными способами. Во-вторых, сваривать можно только пластмассы одного и того же типа. У каждого типа пластмассы своя молекулярная структура и температура сварки. Поэтому нельзя сваривать вместе различные типы пластмассы (такие как полиэтилен и полипропилен).
Прежде, чем Вы приступите к сварке с использованием большинства сварочных систем, необходимо произвести подготовку поверхности пластмассы. Эта трудозатратная работа, необходимая для получения качественного сварного соединения. Подготовка поверхности уменьшает окисление поверхности и удаляет прочие загрязняющие вещества, такие как жир, пыль или повреждения. Многие люди забывают о необходимости осуществления этого важного этапа, но для большинства систем нельзя получить качественное сварное соединение без предварительной подготовки поверхности. Для того, чтобы подготовить поверхность к сварке, необходимо взять скребок и удалить первый слой материала. Поверхность надо содержать в чистоте и свободной от пыли всегда, а подготавливать надо только ту область, над которой Вы работаете.
На рынке имеются многочисленные системы для сварки. Но не существует системы сварки, которая годится на все случаи жизни. Каждый производитель должен выбрать тот тип сварки, который будет выполнять его оборудование. Приведенный ниже перечень поможет определить некоторые системы и объяснит, какие типы систем для сварки имеются на рынке:
- Электрическое цокольное соединение (враструб): используется электрический патрон для сварки пластмассовых деталей (таких как полиэтиленовые трубы). Электрическая энергия нагревает медную проволоку внутри патрона. Пластмасса плавится и расширяется. Давление расширения соединяет детали.
- Ультразвуковая сварка: при ультразвуковой сварке используется акустический инструмент для передачи энергии вибрации через пластмассовые детали в область сварки. Трение вибрирующих молекул создает тепло, которое расплавляет и сваривает пластмассу. Когда пластмасса достигает состояния расплава, вибрация прекращается. Давление применяется по мере отверждения расплавленной пластмассы. Такая система используется для сваривания вместе более мелких деталей.
- Высокочастотная сварка: высокочастотная сварка схожа с ультразвуковой за исключением того, что высокочастотные сварные соединения непрерывны, а ультразвуковая сварка похожа на штамповку. Типичным применением для данного типа сварки является сварка тонких материалов.
- Сварка нагретым инструментом: при сварке нагретым инструментом детали из пластмассы помещаются вместе на пластину и удерживаются вместе в течение определенного периода времени. Пластмассовые детали плавятся по обе стороны пластины. Части снимаются и пластина удаляется. Пластмассовые детали снова соединяются под тем же давлением и удерживаются до тех пор, пока они не остынут. При такой сварке важно, чтобы обе детали были одинаковой формы (как трубы, имеющие одни и те же внутренние и внешние диаметры). Для получения качественного сварного соединения необходимо также, чтобы они очень хорошо подходили друг другу.
- Сварка трением: сваркой трением соединяют круглые пластмассовые детали с помощью их прижимания друг к другу с использованием кругового вращательного движения. При этом одну деталь держат неподвижно, а вторую вращают. Трение между двумя деталями вырабатывает тепло, которое, в свою очередь, вызывает расплавление и слияние (при охлаждении).

Перечисленные выше системы применяются в промышленности по производству пластмасс, а в области сборки из деталей больше распространены типы сварки, входящие в следующую группу:
- Сварка горячим воздухом/газом: при этом типе сварки используется горячий воздух (газ) для предварительного нагревания поверхности пластмассы и расплавления сварочного электрода. Наиболее распространенными типами сварочных установок являются стержневые и экструзионные. Окисление пластмассы может ослабить сварное соединение. Если имеется проблема с окислением, можно заменить горячий воздух горячим газом (таким, как азот), поскольку содержащаяся в воздухе влажность может усиливать окисление. Что касается устойчивости температуры, у сварочных установок с горячим газом имеется преимущество перед сварочными установками с горячим воздухом.
- Экструзионная сварка: при экструзионной сварке имеется шнековый механизм (винтовой транспортер), который перемещает стержень или гранулы (в зависимости от размера электрода), через цилиндр. Внутри цилиндра происходит смешивание пластмасс, их сжатие и расплавление. Винтовой транспортер толкает расплавленную пластмассу через сварочную установку сквозь «ползун», создавая наплавленный валик. Экструзионная сварочная установка осуществляет предварительное нагревание сварной области с помощью горячего воздуха или горячего газа.
- Инжекционная сварка: эта уникальная система сварки использует сочетание разогретого наконечника и давления инжекции для формования сварных соединений. Горячий (заменяемый) наконечник разогревает поверхность пластмассы и создает зону сварного соединения, в которую впрыскивается расплавленная пластмасса. Не происходит реального физического смешивания сварного шва и пластмассы. В охлажденном состоянии это сварное соединение самое прочное из тех, что можно получить с помощью данной группы технологий. Поскольку наконечник вызывает растрескивание поверхности пластмассы, нет необходимости осуществлять подготовку поверхности, если только нет сильного загрязнения. Это позволяет производителю продукции экономить значительное количество времени. Drader Injectiweld производит пистолет для инжекционной сварки. Он прекрасно подходит для изготовления из готовых деталей, создания экспериментальных моделей и ремонта изделий из широкого диапазона термопластических материалов. Сменный наконечник придает Injectiweld универсальность. Размер сварного соединения может быть 1/16" и 5/8". Drader представит свою последнюю установку для ручной сварки на выставке NPE в Чикаго.
Просьба все же помнить, что все приведенное выше, охарактеризовано в очень общих чертах.
На рынке имеется много технологий сварки, но для каждой их них необходимо учитывать три параметра:
- Тепло
- Давление
- Время
Тепло: каждая пластмасса плавится в пределах определенного температурного диапазона. Оставайтесь в пределах диапазона, между минимальной и максимальной температурами сварки. Если Вы выйдете за эти рамки, качество сварки снизится.
Давление: давление позволяет молекулам пластмасс смешиваться. При сварке пластмасс наилучшее соединение имеет место тогда, когда не происходит реального физического смешивания пластмассовых материалов. Если давление слишком низкое, или слишком высокое, качество сварного соединения снижается.
Время: пластмассе требуется определенное время для того, чтобы расплавиться, и некоторое время для того, чтобы остыть. Дайте материалу нужное ему время. Не следует пытаться ускорить охлаждение. Не охлаждайте сварное соединение водой или холодным воздухом, если Вы не хотите создать большое напряжение в области сварного соединения.
Некоторые люди думают, что сварка это простая операция, но для создания качественного сварного соединения необходимо принимать во внимание многие соображения.

Брюс Лекки
www.omnexus.com