Способ контроля прочности сварных соединений в изделиях из полимерной пленки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ПЮ СИ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ где

6, rri7u

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 3796276/23-05 (22) 27.09.84 (46) 28.02.86. Бюл. М - 8 (72) Г.А.Матиков, М.С.Крюков, Ю.М.Колобков, Л.Н.Мацюк и В.Т.Мазина (53) 678.029.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 563593, кл. G 01 М 3/08, 1975.

Зайцев К.И., Мацюк Л.Н. Сварка пластмасс. М.: Машиностроение, 1978, с. 200-201. (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ

СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ

ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЕНКИ, включающий испытание на прочность при растяжении образцов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля прочности сварного соединения в изделиях из.полимерной пленки, сваренных бесконтактным методом, перед испытанием на прочность при растяжении образцов определяют приращение площади поперечного сечения сварного шва относительно первоначальной площади поперечного сечения свариваемых пленок на участке шва, замеряют толщину пленки, опреде(51)4 В 29 С 6582 GOI N3 00 ляют усадку пленки при температуре плавления полимера в направлении, перпендикулярном направлению сварки, и рассчитывают косвенный показатель прочности по формуле

dS ь = — — — —, 2 ° 8 Y косвенный показатель прочности, определяющий ширину теплового воздействия, мм; приращение площади поперечного сечения сварного шва от. носительно первоначальной площади поперечного сечения свариваемых пленок на участке шва, мм

z. толщина пленки, мм; усадка пленки при температуре плавления полимера в направлении, перпендикулярном направлению сварки, а после испытания на прочность при растяжении образцов строят зависимость их прочности от косвенного показателя прочности, по которой определяют прочность сварного соединения в изделиях.

Изобретение относится к сварке полимеров и испытательной технике, а именно к способам контроля прочности сварных соединений в изделиях из полимерной пленки, и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, где необходимо применение ответственных сварных конструкций из полимерных термопластичных пленок. о

Цель изобретения — повышение точности контроля прочности сварного соединения в изделиях иэ полимерной пленки, сваренных бесконтактным методом за счет того, что информация о прочности сварных соединений в изделиях уточняется по данным о косвенном показателе прочности, который определяется непосредственно на сварных соединениях изделийв

На чертеже изображена зависимость прочности Т-образных соединений образцов, выполненных из полиэтиленовой пленки толщиной 40 мкм, от косвенного показателя прочности.

Способ контроля прочности сварных соединений в изделиях иэ полимерной пленки заключается в следующем.

Вначале определяют приращение площади поперечного сечения сварного шва относительно перворачальной площади поперечного сечения свариваемых пленок на участке шва для всех хонтро". лируемых изделий и образцов.

Эту операцию, в частности, можно выполнить, замерив с помощью микрометра геометрические размеры усиления с обеих сторон сварного пса и проведя соответствующие вычисления. Затем замеряют толщины п,пенки, также для всех иэделий и образцов {если колебания толщины пленки незначительны — не превышают 57., то для дальнейших расчетов может быть использовано усредненное значение толщины ). Эта операция также может быть выполнена микрометром.

Определяют усадку пленки нри температуре плавления полимера в направлении, перпендикулярном направлению сварки. Определение усадки пленки производят на образцах фиксированных. размеров (например, кружках опреде- . ленного диаметра), после выдержки их в течение определенного времени (несколько секунд) при температуре плавления полимера. Если все изделия

214470 2

Ф вЂ”;(и соответственно ° все образцы) изготовлены иэ пленки одной партии, то достаточно 3-х образцов, результаты испытаний которых усредняют. После этого рассчитывают косвенный показатель прочности по формуле

18 где $ — приращение площади поперечного сечения шва относительно первоначальной площади поперечного сечения свариваемых пленок на

15 участке шва (усиление шва), мм — толщина пленки, мм, L — - ширина теплового воздействия, мм, величина L од28 ноэначно характеризует прочность сварного соединения и поэтому может быть названа косвенным показателем прочности

У вЂ” усадка пленки при температуре плавления полимера в направлении, перпендикулярном направлению сварки, в относительных едини-!

ЗО цах.

Затем испытывают на прочность при растяжении образцы. Испытания осу-.. ществляются на разрывных машинах в соответствии с ГОСТом на испытания, после чего строят график зависимости прочности образцов от косвенного показателя прочности. Например, по оси абсцисс откладывают значения косвенного показателя прочности, а по оси ординат - значения прочности при растяжении образцов.

Для каждого изделия в зависимости от косвенного показателя прочности определяют по построенному графику прочность сварного соединения. Предлагаемый способ основан на . том, что в процессе изготовления полимерная пленка приобретает ту или иную технологическую ориентацию. В процессе тепловой сварки пленок бесконтактньи методом формирование сварного шва происходит в свободном состоянии, и при этом происходит усад ка полимерной пленки, которая стягивается к сварному шву. В зависимости от режимов и условий сварки, а также от свойств полимера (в первую очередь от тех свойств, которые определяют его усадку при плав3 1 лении) и толщины пленки, меняется объем полимерного материала в сварном шве. В свою очередь, объем материала в шве определяет характер работы сварного соединения при испытаниях на прочность, благодаря чему по объему полимера в сварном шве (при постоянных толщине пленки и свойствах полимера, определяющих его усадку) можно судить î прочност сварного соединения.

До определенного предела увеличе"

1 ние объема материала положительно сказывается на прочностных показателях сварных соединений, что наблюдается не только при бесконтактных методах сварки. Так, при сварке полимерных пленок термоконтактным методом, увеличение толщины шва за счет приварки технологических накладок из пленки того же полимера повыша ет прочность соединения.

При бесконтактных методах сварки изменения объема полимера в сварном шве определяются усадкой пленки в направлении, перпендикулярном направле.нию сварки, поэтому для поперечного сечения шва можно записать

$ а $а $rs. где $ы и $„„ - площади поперечного сечения шва и свариваемьи пленок на участ ке шва соответственно;

$ — площадь поперечного сечения области теплового воздействия, У вЂ” усадка пленки в направлении,перпендикулярном направлению сварки.

После подстановки $ы — $ „„= 6$, $ ц = L . 2 8 и некоторьи элементарньи преобразований записываем

Ь$ — — L

2 8 где S — толщина пленки, мм, L — ширина участка пленки, подвергавшейся тепловому воздействию (косвенный показатель прочности), мм.

Пример. Подвергаются контролю замкнутые сварные оболочки 12,6 м из полиэтиленовой пленки толщиной 40 мкм, в количестве 22 шт.

Сварка оболочек осуществлялась Т-образными соединениями при двухстороннем нагреве горячим воздухом. Нормой прочности для этих изделий яв"

214470 ляется прочность Т-образных сварных соединений 13,6 МПа. Перед сваркой изделий сваривают образцы для испытаний. В рассматриваемом примере сварено15 образцовдлиной по 2 м..

В таблице приведены результаты расчета косвенного показателя прочности образцов из полиэтиленовой пленки толщиной 40 мкм.

ip Затем на оптимальном режиме свари. вают изделия.

В соответствии с предлагаемым способом определяют приращение площади поперечного сечения сварного шва, замеряют толщину пленки, определяют ее усадку и рассчитывают косвен-. ный показатель прочности для образ.цов н изделий, испытывают образцы на прочность (за прочность образца принимают усредненное значение пяти испытаний), строят зависимость их прочности от косвенного показателя прочности (таблица и график на чертеже) . Определяют прочность каждого изделия по построенной зависимости.

В рассматриваемом примере 15 оболочек имели косвенный показатель прочности L в пределах 3,75 — 8,25 мм и, следовательно, прочность их свар30 ных соединений больше.13,6 ИПа, у пяти оболочек L + 3,5, у двух оболочек L > 8, 5. У этих семи оболочек отдельные участки свари..и соединений должны иметь прочность меньше

13,6 ИПа (cM. график). В то же время все 5 образцов, сваренные на оп FH мальном режиме, имели прочность выше 13,6 NIIa (см. таблицу). Поэтому контроль прочности, осуществленный . по способу-прототипу, дает для всех

40 22-х изделий значения прочности

14,3 — 14,8 ИПа. Из семи оболочек, забракованных по предлагаемому способу контроля, вырезаны участки швов с косвенным показателем прочности

L <3,5 мм и ) 8,5 мм. Оболочки подвергнуты ремонту, а вырезанные участки для проверки способа контроля испытаны на прочность при растяжении. Отклонения от прогнозируе50 мых по предлагаемому способу контроля прочности не превышали SX и во всех случаях не удовлетворяли норме прочности (G < 13,6 ИПа).

DpH сварке, образцов(длина которых рав55 на 2м)неконтролируемые колебаниярежи ма иусловий сваркизначительно ниже, чем присварке изделий(длина швовна каждом изделии составляла 120 м) .

1214470

Показатели римечание

Режимы сварки

Т, С,м/мин Ь5, мм о, мм )1,отн. ед )., мм б, МПа

200

0,0078 0,045

705

0,124

0,7

10,2

200

7,5

1,6

11,3

200

7,5

2,2

11,6

12,1

200

5,0

2,5

200

5,0

3,) 12,6

«11»

200

5,0

3,6

13э) l3,6

200

5,0

3,8

225

5,0

4,7

14,3

225

5 0

5,8

l4,5

Оптимальный

225

5,0

6,1

14,5 режим свар—

225

5,0

6,5

14,8

225

0,0825 0,045 0,124

14, 7 On тимальный режим сварки

5,0

7,4

250

8,2

5 0

0,0915

0,0993

0,1060

13,6

8,9 13,5

9,5 11,6

250

5,0

250

5,0

Редактор Е.Копча

Заказ 834/24 Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4

0,0178

0,0245

0,0279

0,0345

0,0401

0,0424

0,0524

0,0647

0,0680

0,0725

Составитель Н. Елисеева

Техред А.Ач Корректор E. Рошко