Способ стыковой сварки деталей из термопластов

 

Изобретение относится к сварке пластмасс с помощью электронагреваемых инструментов и может найти применение при изготовлении конструкций из листовых термопластов. Цель - повышение качества сварного соединения и расширение технологических возможностей способа. Для этого в способе стыковой сварки деталей из термопластов подготовку соединяемых поверхностей осуществляют путем сквозного прорезания концов деталей нагретым до температуры сварки материала деталей лезвием, осуществляя последующий нагрев им соединяемых поверхностей. Прорезание осуществляют под углом 45-90° к продольной оси деталей со скоростью 0,5-2,0 мм/с. Кроме того, прорезание концов деталей осуществляют профилированными в направлении продольной оси деталей лезвиями. 1 з.п.ф-лы, 12 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (191 (И) (5))5 В 29 С 65 18

1 »» :с:.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4462167/31-05 (22) 18,07.88 (46) 23,04,90. Бюл, М 15 (71) Челябинский политехнический, институт им. Ленинского комсомола (72) В.В.Лихолетов (53) 678.029.43 (088.8) (56) Зайцев К.И. и др, Сварка пластмасс. -М.: Машиностроение, 1978, с. 41-50.

Авторское свидетельство СССР

1219402, кл. В 29 С 65/18, !984. (54) СПОСОБ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ (57) Изобретение относится .к сварке пластмасс с помощью злектронагреваемых инструментов и может найти применение при изготовлении конструкций

Изобретение относится к сварке пластмасс с помощью злектронагреваемых инструментов и может найти применение при изготовлении конструкций из листовых термопластов.

Целью изобретения является повышение качества сварного соединения и расширение технологических возможностей способа, На фиг, 1-8 показаны стадии осуществления способа при соединении деталей сварным швом, плоскость которого перпендикулярна оси деталей; на фиг. 9 и 10 — то же, при соедйнеиии деталей швом, плоскость которого направлена под углом 4 к продольной оси деталей;.на фиг. 11 — оплавление свариваемых поверхностей нагретыми лезвиями волнообразного профиля; на

2 из листовых .термопластов ° Цель — повышение качества сварного соединения и расширение технологических возможностей способа, Для этого в способе стыковой сварки деталей из термопластов подготовку соединяемых поверхностей осуществляют путем сквозного прорезания концов деталей нагретым до температуры сварки материала деталей лезвием, осуществляя последующий нагрев им соединяемых поверхностей, Прорезание осуществляют под углом 45о

90 к продольной оси деталей со скоростью 0,5-2,0 мм/с. Кроме того, прорезание концов деталей осуществляют профилированными н направлении продольной оси деталей лезвиями. 1 з, п,флы, 12 ил, фиг, 12 - сварное соединение с развитой поверхностью контакта.

Способ стыковой сварки деталей из термопластов заключается в следующем.

Свариваемые детали 1 и 2 из термопластов устанавливают напротив лезвий (нагревателей) 3 и 4 так (фиг, 1), чтобы отходы, образующиеся в результате прорезания насквозь концов детапей 1 и 2, были минимальны. К концам деталей подводят нагретые до температуры сварки термопласта лезвия 3 и 4 со скорос- а тью 0,5-2,0 мм/с осуществляют сквозное прорезание их под углом к продольной оси деталей, осуществляя таким образом подготовку соединяемых поверхо костей, Угол прореэания равен 45-90

Прорезание концов деталей может осуществляться профилированными в нап1558696 равлении продольной оси деталей лезвиями. При этом движение лезвия 3 и

4 входят в плотный контакт (фиг. 2) со свариваемыми поверхностями деталей

1 и 2.Обрезанные концы деталей под

5 собственным весом удаляются из зоны сварки, После прорезания производят выдержку лезвий 3 и 4 в данном положении до достижения заданной глубины оплавления кромок деталей (фиг. 3) и нагрева их до температуры сварки, после чего лезвия отрывают от деталей 1 и 2 и выводят из зоны сварки (фиг. 4), Оплавление кромок деталей происходит без приложения осевого усилия, что позволяет сваривать нежесткие и тонкие детали, Оплавленные кромки 5 и 6 деталей

1 и 2 сближают до установления их контакта (фиг. 5), после чего ограни-, чивают зону шва формирующими элементами 7 и 8, выполненными с канавками

9 и 10 по форме шва и имеющими возможность перемещения в направлении, пер- 25 пендикулярном продольной оси деталей.

Затем зажимают детали 1 и 2 в зоне шва элементами 7 и 8, прилагая давление формовки P в указанном направлеФ нии (фиг. 6), после этого прилагают давление .осадки (фиг, 7), под дейстВием которого происходит совместное течение и перемешивание расплавов соединяемых поверхностей деталей 1 и 2, формирование основной части шва ll, 35 а излишний расплав выдавливается в канавки 9 и 10 формирующих элементов 7 и 8. Затем осуществляют охлаждение сварного шва, Пример 1. Сваривают листовые заготовки шириной 400 мм и толщиной

5 мм иэ прессованных НПИХ марки ВН по

ГОСТУ. Концы заготовок устанавливают напротив двух нагревателей, выполненных из нихромовых полос сечением 40

< 0,5 мм длиной 500 мм. Нагреватели имеют волнообразный профиль в продольном направлении со следующими параметрами: высота волны 6 мм, длина волны 20 мм. Сопротивление каждого из двух нагревательных лезвий 150 Ом, Лезвия наревают до 220 С путем пропускания через них электрического тока промышленной частоты 50 Гц, Контроль температуры осуществляется с помощью термопары ХК, подключенной к потенци55 ометру ПП-63, Нагретые лезвия подводят к концам листов НПВХ со скоростью

5 мм/с в течение i с, прорезают их под углом 4 =90 (фиг, 2) к продольной оси. Операция сопровождается характерным хрустом, свидетельствующим о хрупком разрушении материала по линии раза. После этого без приложения давления оплавления не обеспечивается плотный контакт нагревателей с рьанымн поверхностями заготовок, а это вследствие наодинакового нагрева свариваьмых поверхностей приводит к дефектам сварки и существенной механической неоднородности соединений, Пример 2, Концы двух заготовок иэ НПВХ шириной 400 мм толщиной

5 мм прорезают теми же нагретыми лезвиями под углом 4. ==90 к продольной оси заготовок, что в примере 1 со скоростью 0,3 мм/с в течение 16,7 с.

В результате, после прорезания заготовок насквозь закладывается, а после последующей выдержки в течение 20 с иа оплавленных поверхностях со стороны захода лезвий и их выхода формиру ется разный объем первичного грата. ,При осадке это приводит к полному вы,, теснению расплава со стороны выхода лезвий и, следовательно, к формированию неоднородных по механическим свойствам по слоям соединений, П р и и е р 3. Прорезание концов заготовок иэ НПВХ, аналогичных заготовкам в примерах 1 и 2, ведут нагрео тыми лезвиями под углом А =30 или (что то же само е) 120 к их продольной оси со скоростью 0,8 мм/с в течение 12,5 с, После прореэания и по мере прогрева кромок заготовок острые части последних начинают деформироваться (выгибаться), выходя из контакта с лезвиями, и активно окисляться, При формировании соединений эти части становятся местами дефектов, снижающими качество сварных соединений в целом, Кроме того, острый угол подачи нагретых лезвий увеличивает плечо

1 (фиг. 10) пары сил формирования Pq, до величины ГЗ, при этом момент данной пары сил становится существенным и вызывает нежелательные деформации в размягченном материале сварного шва и околошовной зоны, Пример 4. Прореэание концов листовых заготовок иэ НПВХ, аналогичных заготовкам в примерах 1-3, ведут нагретыми лезвиями под углом К =60 о к их продольной оси со. скоростью

0,8 мм/с эа время 7,5 с. Затем в те чение: 30 с оплавляемые поверхности

1558696 выдерживают в контакте с нагретыми лезвиями, Ввиду соответствия времени прореэания выпусков заготовок инкубационному периоду оплавления материала формирование первичного грата происходит практически одновременно по всей толщине заготовки и в то же время прореэание не сопровождается хрупким разрушением материала по линии реза, так как лезвия движутся в своеобразной смазке — расплаве материала, причем оплавление проходит без приложения давления на поверхности и сопровождается небольшим расглавом, Плечо пары сил формирования Р неэ=к начительно (1=- ---), следовательно, момент Р 1 мал и не способен вызвать существенных нежелательных деформаций в зоне сварного шва.

В результате сварки получается качественное сварное соединение с сНМ метричным, небольшим по высоте и качественно сваренным с околошовными зонами усилением по обе стороны заготовки

Пример 5. Прорезание концов листовых заготовок из НПВХ, аналогичных заготовкам в предыдущих примерах, осуществляется со скоростью 2 мм/с под углом oL =90 к продольной оси заготовок за 2,5 с. Для заготовок такой толщины данная скорость внедрения нагретых лезвий является переходной, обеспечивающей резание без хрупкого излома в сечении и достижение плотного контакта поверхностей реза с лезвиями, При прорезании в этом случае отсутствует хруст, сопровождающий хрупкое разрушение, а при осмотре оплавленных кромок заготовок наблюдается однородность распределения расплава по свариваемым поверхностям.

Пример б. В случае прорезания концов заготовок HIIHX с той же скоростью, что в примере 5, но под углом ck =45 время g,о выхода лезвий из кромок увеличивается в 12 раза и составляет 3,54 с. Острые части кромок обладают в этом случае большей, по сравнению с примером 3, устойчивостью и при аплавлении не выходят из контакта с лезвиями, в связи с этим на всей поверхности оплавления образуется однородный расплав беэ нежелательной, как в примере 3, термоокислитель1 ной деструкции. Кроме того, плечо пары сил формирования Р при осадке неУ значительно (достигает Г =5 мм), при

5 этом формирующие элементы 7 и 8 (фиг, 10) воздействуют на неразмягченные околошовные зоны беэ существен" ного смещения друг относительно друга, не вызывая сдвиговых деформаций в плоскости шва, Пример 7, Прорезание концов заготовок НПВХ нагретыми лезвиями под углом I =45 со скоростью 0,5 мм/с осуществляется за 14 с. Это соответствует границе инкубационного периода материала„ превышение которой обуславливает градиент температур по сечению заготовок, формирование в нем разного объема первичного грата со стороны

20 захода и выхода лезвий и образование вследствие этого несимметричных в отношении усиления сварных соединений.

В этом случае, как описано в примере б, имеются все условия для формирова25 ния качественчых соединений °

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

1, Способ стыковой сварки деталей

30 из термопластов, включающий подготовку соединяемых поверхностей, нагрев их до температуры сварки, приведение нагретых поверхностей в контакт одна с другой, ограничение эоны нагрева формирующими элементами с приложением давления формовки перпендикулярно продольной оси деталей, приложение к ним давления осадки и охлаждение сварного шва, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения и расширения технологических возможностей способа, подготовку соединяемых поверхностей осуществляют путем сквозного

45 прорезания концов деталей нагретым до температуры сварки материала деталей лезвием, осуществляя последующий нагрев им соединяемых поверхностей, причем прорезание осуществляют под

50 углом 45-.90 к продольной оси деталей со скоростью 0,5-2, 0 мм/с.

2, Способ по и, 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что прорезание концов деталей осуществляют профилированными в направлении продольной оси деталей лезви м.!

558б96

1558696

Тираж 527

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор А,Шандор

Заказ 806

Составитель Н.Елисеева

Техред А.Кравчук Корректор В,Кабаций