Устройство для сварки полимерных материалов

 

Изобретение относится к области сварки термопластичных полимерных материалов , преимущественно листовых, а также изделий с полимерным покрытием. Целью изобретения является повышение производительности . Устройство содержит сварочный узел, включающий последовательно установленные и связанные с источником тепла нагреватели для предварительного нагрева материала и нагрева его до температуры сварки, средства для прижима и перемещения материала и датчик системы управления температурой сварки, при этом в качестве датчика системы управления температурой сварки использован датчик реологического состояния материала. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)5 В 29 С 65/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4070670/63 (22) 04.03.86 (46) 30,01.93. Бюл, М 4 (71) Киевский государственный университет им, Т.Г.Шевченко (72) M.Ó.Áåëûé, В.Ф.Гришачев, Г,Л.Конончук, Ю.И.Кузовков, Т.П.Танцюра и В.С.Терлецкий (56) Авторское свидетельство СССР

М 897546, кл. В 29 С 27/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1006252, кл, В 29 С 27/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области сварИзобретение относится к области сварки термопластичных полимерных материалов, преимущественно листовых, а также изделий с полимерным покрытием.

Известно устройство, в котором сварка полимерных материалов производится по.током энергоносителя, например, потоком нагретого газа.

При этом наблюдается жесткая зависимость качества сварного соединения от условий сварки. Вследствие этого даже незначительные случайные изменения условий сварки, как правило, приводят к существенному снижению качества сварного соединения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для сварки полимерных материалов.

Недостатком известного устройства является потеря времени на переналажива.. Ж 1791148 А1 ки термопластичных полимерных материалов, преимущественно листовых, а также изделий с полимерным покрытием. Целью изобретения является повышение производительности. Устройство содержит сварочный узел, включающий последовательно установленные и связанные с источником тепла нагреватели для предварительного нагрева материала и нагрева его до температуры сварки, средства для прижима и перемещения материала и датчик системы управления температурой сварки, при этом в качестве датчика системы управления температурой сварки использован датчик реологического состояния материала. 1 ил., 1 табл. ние системы управления температурой сварки при сварке материалой с другими теплофизическими свойствами.

Цель изобретения — повышение производител ь ности.

Указанная цель достигается тем, что в качестве датчика системой управления температурой сварки использован датчик реологического состояния материала, На чертеже представлена схема установки.

Установка содержит следующие элементы: источник 1 тепла регулируемой мощности, имеющий два канала 2, 3 выхода нагретого газа через сопла 4, 5, один из которых — 2 предназначен для подачи газа в зону 6 сварки, а другой 3 — в зону 7 и робного локального нагрева полимерного материала, снабженный распределителем газовых потоков между каналами 2, 3, нажимной ро лик 8, датчик 9 заданного реологического

1791148

Пример 1. Источник 1 тепла состоит из электронагревательного элемента мощностью 500 Вт, центробежного вентилятора, обеспечивающего избыточное давление воздуха 0,5 кгс/см2, при расходе 1500 л/ч, помещенных в герметичный кожух, и тиристорного регулятора мощности, выделяемой на электронагревательном элементе, К кожуху присоединены два канала (трубопровода) 2, 3, по которым нагретый воздух поступает в зону 6 сварки и в зону 7 пробного локального нагрева. В месте присоединения к кожуху трубопроводов установлена подвижная заслонка, с помощью которой по ним можно перераспределять расход воздуха. Датчик 9 заданного реологического состояния выполнен в виде известной конструкции, используемой в устройстве . для снятия термомеханических характеривтик полимерных материалов, Конструкция включает нажимное приспособление со стержнем и датчиком перемещения. На конце нажимного стержня укреплен вращающийся ролик, позволяющий осуществлять

5 деформацию движущегося относительно датчика 9 полимерного материала, В зону 6 сварки воздух поступает через щелевое сопло 4, сблокированное с нажимным роликом 8 посредством общего привода 10 перемещения, Привод 10 обеспечивает скорость сварки в пределах 5 — 50 см/мин, а нажимной ролик 8 — усилие сварки 0,5-2,0 кгс. Свариваемыми образцами являются листы из полиэтилена низкой плотности марки

5 2020 А (15902 — 020) и марки 2020 Т, партия

230 (15802 — 020). Характеристики материалов приведены в таблице.

10

30

50

ro нагрева восстановится, Одновременно с этим по условию настройки установки вес- 55 состояния в зоне 7 пробного локального нагрева, регулируемь:й по скорости привод 10, обеспечивающий синхронное перемещение элементов 1-5, 8-10 относительно свариваемых материалов, Датчик 9 подключен по цепи отрицательной обратной связи к источнику 1 или приводу 10. Зона 7. пробного локального нагрева в общем случае не проходит через область будущего сварного шва.

Установка работает следующим образом, От источника 1 тепла энергия -в виде потока горячего воздуха поступает по двум каналам (трубопроводам) 2, 3 через сопла 4, 5 в зону 6 сварки и в зону 7 пробного локального нагрева. Материалы нагреваются, при этом в каждой из зон 6, 7 реализуется свое определенное реологическое состояние полимера. В частности, в зоне 7 пробного локального нагрева путем соответствующей регулировки мощности источника 1 тепла может быть йолучено заданное реологическое, например, высокоэластическое состояние. Его достижение регистрируют с помощью датчика 9, например, механических характеристик материала, При настройке установки распределяют, используя в простейшем случае подвижную заслойку, воздушные потоки по каналам 2, 3 таким образом, что высокоэластичному состоянию в зоне 7 пробного локального нагрева соответствует оптимальный тепловой режим в зоне 6 сварки, установленный предварительно для данных материалов.

Если в область действия потоков горячего воздуха поступят материалы с отклонением технологических параметров от нормы, например, с более высокой температурой перехода в вязкотекучее состояние, то оптимальный тепловой режим в зоне 6 сварки нарушится, а в зоне 7 пробного локаль ного нагрева исчезнет заданное реологическое (высокоэластическое) состояние, Это состояние и оптимальный тепловой режим получены при более высокой температуре. В таком случае датчик 9 заданного реологического состояния выдаст сигнал, который по цепи отрицательной обратной связи поступит к источнику 1 тепла или приводу 10 перемещения и изменит режим их работы так, что высоко эластическое состояние в зоне 7 пробного локальностановится и оптимальный тепловой режим в зоне 6 сварки. Таким образом, в зоне сварки будет постоянно поддерживаться оптимальный тепловой режим, чем достигается цель изобретения.

Сначала производится сварка листов, изготовленных из полиэтилена марки 2020

А, затем — из полиэтилена марки 2020 Т, Установка настроена на сварку полиэтилена марки 2020 А при температуре 190ОС. Полиэтилен марки 2020 Т можно рассматривать, как материал с отклонением технологических параметров от нормы по отношению к полиэтилену марки 2020 А. Для возможности сравнения реологических состояний двух материалов задают определенную величину эффективного градиента скорости в зоне сварки, например, 4 10 с . При температуре сварки 190 и эффективном градиенте скорости 4 10 . с величина эффективной вязкости материала марки

2020 А составляет (0,4 10 кгс с) см . Если в зону сварки поступит материал марки

2020 Т, то его эффективная вязкость при тех же режимных параметрах (190 С, и 4.10 с ) будет иметь большую величину.

1791148 о

Составитель Л.Боброва

Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.Коляда

Заказ 119 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

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

Таким образом, для обеспечения нормальной качественной сварки полиэтилена марки 2020 Т температуру в зоне сварки необходимо повысить на 10"С. Поскольку нагрев материала в зоне пробного локального нагрева осуществляется общим источником тепла, это происходит автоматически благодаря повышению на те же 10ОС температуры в зоне пробного локального нагрева, где вследствие действия обратной связи восстанавливается исходное определенное высокоэластическое состояние полимера.

Пример 2, Привод снабжен регуляторам скорости, к которому подключен выход датчика заданного реологическога состояния, Корректировка режима сварки осуществляется по цепи обратной связи датчик-регулятор скорости. Остальное, как в примере 1.

Оптимальный режим сварки устанавливается до соединения свариваемых деталей, Это позволяет свести к минимуму брак, обусловленный случайными изменениями условий сварки, 8 известных способах брак сварного соединения, вызванный этой причиной, неустраним, поскольку сигналом о нарушении условий сварки является сам факт наличия брака и корректировки режима сварки запаздывает. Принципиально важным является осуществление корректировки именно по реологическому состоянию полимера, а не по какому-либо одному параметру сварки, например, по температуре, поскольку для обеспечения высокого ка5 чества соединения необходимо поддерживать в зоне сварки не просто стабильное значение параметра (температуру), а оптимальный реологический режим, определяющийся совокупностью физичеСких

10 свойств полимера. Предлагаемое устройство может быть реализовано в автоматизированном варианте ввиду простоты организации корректирующей обратной связи.

Ф ар мул а изобретен ия

Устройство для сварки полимерных материалов, содержащее сварочный узел, включающий последовательно установлен20 ные и связанные с источником тепла нагреватели для предварительного нагрева материала и нагрева его до температуры сварки, средства для прижима и перемещения материала и датчик системы управления

25 температурой сварки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, B качестве датчика системы управления температурой сварки использован датчик реологического состояния ма30 териала.