Способ лазерной сварки термопластичных материалов

 

Использование: изобретение относится к области соединения деталей из текстильных и пленочных термопластичных материалов с использованием лазерного излучения и может найти применение в производстве защитной и герметичной одежды с одновременным осуществлением операций раскроя и сварки. Сущность изобретения: в способе лазерной сварки термопластичных материалов перед сжатием материалов их собирают в пакет. Между смежными парами полотен устанавливают прозрачные для лазерного излучения пластины из материала с коэффициентом поглощения =0-0,19 см-1 . Нагрев полотен осуществляют при мощности излучения 10 - 12 Вт, скорости перемещеня материалов 0,24 - 0,80 м/мин и давлении газового потока 0,1 - 0,12 МПа. Кроме того, в качестве прозрачных пластин используют пластины из солей щелочноземельных металлов. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области соединения деталей из текстильных и пленочных термопластичных материалов с использованием лазерного излучения и может найти применение в производстве защитной и герметичной одежды с одновременным осуществлением операций раскроя и сварки.

Известен способ соединения материалов в поле токов высокой частоты. Этот вид сварки основан на способности высокочастотного поля генерировать тепло внутри свариваемых материалов, т. е. на преобразование электрической энергии в тепловую непосредственно внутри свариваемых материалов [1] .

Однако данный способ требует тонкой регулировки параметров технологического процесса, ограниченная площадь рабочих органов не позволяет соединять детали с большей площадью. При возможности одновременного осуществления операций раскроя и сварки область применения способа для сварки текстильных материалов ограничена из-за технологических возможностей оборудования. Кроме того, увеличение высоты настила невозможно при использовании оборудования прессового типа.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ лазерной сварки термопластичных материалов, при котором соединяемые полотна материалов располагают внахлестку, сжимают их в зоне соединения газовым потоком и нагревают лазерным излучением при перемещении материалов относительно лазерного луча [2] .

Недостатком известного способа является невозможность осуществления сварки с одновременным раскроем из-за сильного рассеивания лазерного излучения рассеивающими линзами. Кроме того, свариваемые детали не закрепляют, а поддерживают в фиксированном состоянии за счет потоков воздуха, в результате чего отсутствует возможность увеличения высоты настила, что не позволяет производить многослойную сварку и повысить производительность труда.

Техническим результатом изобретения является увеличение количества одновременно свариваемых слоев материала, уменьшение воздушной прослойки между слоями, совмещение операций сварки и раскроя.

Это достигается тем, что в способе лазерной сварки термопластичных материалов, при котором соединяемые полотна материалов располагают внахлестку, сжимают их в зоне соединения газовым потоком и нагревают лазерным излучением при перемещении материалов относительно лазерного луча, согласно изобретению, перед сжатием материалов их собирают в пакет, устанавливая между смежными парами полотен прозрачные для лазерного излучения пластины из материала с коэффициентом поглощения = 0-0,19 см-1, а нагрев осуществляют при мощности излучения 10-12 Вт, скорости перемещения материалов 0,24-0,80 м/мин и давлении газового потока 0,1-0,12 МПа.

Кроме того, в качестве прозрачных пластин используют пластины из солей щелочноземельных металлов.

В описываемом способе прозрачные пластины, устанавливаемые между смежными парами полотен материала, собранных в пакет, служат для прижатия и разделения слоев настила, причем при сварке шов формируется только на свариваемом материале, не оставляя следа на пластине. Они уменьшают также воздушную прослойку между слоями настила, что предотвращает горение материалов и позволяет достичь качественного соединения за счет более плотного прилегания свариваемых слоев материалов друг к другу.

Способ лазерной сварки термопластичных материалов заключается в следующем.

Соединяемые полотна располагают внахлест, собирают их в пакет (настил) на портале.

В качестве соединяемых материалов используют текстильные и пленочные материалы: арт. 52314 (100% ПЭф), арт. 7002 ТМК (100% ВЛс), арт. 8Н1-12ШП (100% ВЛс), арт. ОМ5203КВ178 (84% ВЛс, 16% ВХл), арт. Н70Р (67% ВЛс, 33% ВВс), винилискожа - Т "Шторм", пленка ПВХ толщиной 0,2 и 0,4 мм.

Для предотвращения спекания пар полотен и увеличения прижимного усилия между смежными парами полотен устанавливают прозрачные для лазерного излучения пластины из материала с коэффициентом поглощения = 0-0,19 см-1.

В качестве пластин используют пластины из солей щелочноземельных металлов: KCl (коэффициент поглощения = 0), NaCl ( = 0) или органического стекла: марки ГЛС-1 ( = 0,190 см-1), ГЛС-2 ( = 0,185 см-1). Настил состоит из 2-14 полотен пленочного материала или из 2-20 полотен текстильного материала.

Для усиления контакта между полотнами настила, необходимого для их соединения, в зону обработки под давлением 0,10-0,12 МПа подают газ, например воздух, который сжимает полотна в зоне соединения.

С помощью разработанной программы на ЧПУ задают траекторию движения портала, скорость перемещения которого составляет 0,24-0,80 м/мин. Нагрев соединяемых полотен осуществляют лазерным излучением при перемещении на портале относительно лазерного луча.

Сварку полотен с одновременным раскроем осуществляют на газоразрядных СО2 - лазерах: ИЛГН-701 - или твердотельных - на гранате с неодимом - лазерах: ЛТН-102 с длиной волны излучения 1,06-10,6 мкм, мощностью 10-12 Вт; на расстоянии от среза сопла до объекта 250-300 мм.

Возможность осуществления сварки и раскроя полотен обусловливается способностью лазерного излучения расходовать лишь часть энергии на соединение двух слоев материалов и наличие материалов, прозрачных к лазерному излучению и предотвращающих спекание смежных пар полотен.

В зависимости от требований эксплуатации конфигурация сварного шва, задаваемая на ЧПУ, может быть прямо- или криволинейной, непрерывной или пунктирной.

Физико-механические показатели полученных сварных соединений определяли по следующим методикам: Прочность на разрыв, Н по ГОСТ 3813-72 Жесткость шва, сН по ГОСТ 10550-75 Изменению подвергали следующие показатели (см. таблицу): высота настила: 2, 14, 20, 22, 26 полотен (примеры 1-6, 35-40), 2, 10, 12, 14, 16, 18 полотен (примеры 69-74); вид прокладочного материала: KCl, NaCl, ГЛС-1, ГЛС-2 (примеры 7-10, 41-44, 75-78); мощность излучения: 5, 8, 10, 12, 14, 20 Вт (примеры 11-16, 45-50, 79-84); давление воздуха: 0,04, 0,06, 0,10, 0,12, 0,14, 0,16 МПа (примеры 19-24, 53-58, 87-92); расстояние от сопла до объекта: 200, 250, 300, 350, 500 мм (примеры 25-29, 59-63, 93-97); скорость перемещения портала: 0,24, 0,48, 0,80, 1,00, 1,20 м/мин (примеры 30-34), 64-68, 98-102); длину волны излучения: 1,06, 10,6 мкм (примеры 17-18, 51-52, 85-86).

Анализ приведенных физико-механических показателей полученных соединений позволяет сделать вывод о том, что высокую производительность труда при сохранении качества шва достигают при мощности излучения 10-12 Вт (примеры 13-14, 47-48, 81-82), давлении газа 0,10-0,12 МПа (примеры 21-22, 55-56, 89-90), высоте настила 2-20 полотен текстильных материалов (примеры 1-4, 35-38) и 2-14 полотен пленочных материалов (примеры 69-72), расстоянии от сопла до объекта 250-300 мм (примеры 26-27, 60-61, 94-95), скорости перемещения портала 0,24-0,80 м/мин (примеры 30-32, 64-66, 98-100), при использовании в качестве прокладочных пластин KCl, NaCl, ГЛС-1, ГЛС-2 (примеры 7-10, 41-44, 75-78), применяя в качестве рабочей среды воздух. Выход же за пределы указанных диапазонов ведет к снижению прочности и увеличению жесткости. При уменьшении мощности излучения (примеры 11-12, 45-46, 79-80), увеличении высоты настила (примеры 5-6, 39-40, 73-74), уменьшении давления газа (примеры 19-20, 53-54, 87-88), уменьшении расстояния от сопла до объекта (примеры 25, 59, 93), увеличении скорости перемещения портала (примеры 33-34, 67-68, 101-102) ухудшается показатель прочности. При увеличении мощности излучения (примеры 15-16, 49-50, 83-84), увеличении давления газа (примеры 23-24, 57-58, 91-92), увеличении расстояния от сопла до объекта (примеры 28-29, 62-63, 96-97) значение показателя прочности уменьшается при одновременном увеличении показателя жесткости.

Вид прокладочных пластин (примеры 7-10, 41-44, 75-78) и длина волны излучения (примеры 17-18, 51-52, 85-86) не влияет существенно на прочность и жесткость шва.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, при котором соединяемые полотна материалов располагают внахлестку, сжимают их в зоне соединения газовым потоком и нагревают лазерным излучением при перемещении материалов относительно лазерного луча, отличающийся тем, что перед сжатием материалов их собирают в пакет, устанавливая между смежными парами полотен прозрачные для лазерного излучения пластины из материала с коэффициентом поглощения = 0-0,19 см-1 а нагрев осуществляют при мощности излучения 10 - 12 Вт, скорости перемещения материалов 0,24 - 0,80 м/мин и давлении газового потока 0,1 - 0,12 МПа.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве прозрачных пластин используют пластины из солей щелочноземельных металлов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам изготовления зубных щеток

Изобретение относится к холодильным установкам для охлаждения одного или более каучуковых полотен, подаваемых на конвейерной ленте

Изобретение относится к способу и устройству для послойного получения трехмерного объекта из порошкообразного материала

Изобретение относится к способу сварки участка промышленной ткани и шву для бумагоделательной или другой промышленной ткани, полученной указанным способом

Изобретение относится к изготовлению балластного слоя и укладке рельсовых плетей

Группа изобретений относится к способу и устройству предварительной формовки текстильного полуфабриката (48). Способ включает операции: размещение текстиля, при этом текстиль имеет по меньшей мере два слоя (12, 16) по меньшей мере частично расположенных друг над другом волокон и/или сотканные друг с другом волокна и/или пучки волокон, фиксация волокон текстиля друг с другом и затем раскрой текстиля. При этом фиксация волокон текстиля включает в себя шаг облучения лазерным лучом (34), так что плавкое связующее текстиля локально только оплавляется и не испаряется. Также предусмотрено, что фиксация волокон текстиля происходит вдоль фиксирующей линии (36), раскрой происходит вдоль линии (46) раскроя. Причем фиксирующая линия (36) имеет такое небольшое расстояние до линии (46) раскроя, что растрепывание текстиля предотвращается или подавляется. Устройство предварительной формовки текстильного полуфабриката (48) включает соответствующие узлы для осуществления операций способа по изобретению и блок управления лазером (32). Технический результат, достигаемый при использовании способа и устройства по изобретениям, заключается в предотвращении растрепанных кромок в текстильных полуфабрикатах. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к устройству для сваривания профилированных деталей (8), в частности полимерных профилированных деталей, и способу для сваривания профилированных деталей. Устройство включает в себя по меньшей мере одну сварочную головку (1), которая относительно другой сварочной головки (1, 9) и/или относительно удерживающего устройства выполнена с возможностью позиционирования в заданном или задаваемом номинальном положении (6) сварки. Сварочная головка (1) и/или часть сварочной головки (1) включает в себя по меньшей мере один нагревательный элемент для оплавления профилированных деталей. Нагревательные элементы, такие как нагревательное зеркало, выполнены с возможностью позиционирования и/или являются подвижными в пространственном поле (5) допусков вокруг номинального положения (6) сварки в зависимости по меньшей мере от одного отклонения размера по меньшей мере одной из профилированных деталей (8) от заданного размера. Технический результат, достигаемый при использовании способа и устройства по изобретениям, заключается в сокращении процесса сварки и уменьшении необходимого припуска размера и снизит опасность возникновения изменений материала. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к способу получения формованных изделий посредством метода трансмиссионной лазерной сварки и их применению в различных областях. Применение термопластичных формовочных масс, содержащих в качестве основных компонентов А) полиалкилентерефталат, В) Na2CO3, K2CO3, NaHCO3, KHCO3 или их смесей из расчета на 100 мас.% А) и В), а также C) другие присадки, выбранные из группы, включающей каучуки, волокнистые или гранулированные наполнители, стабилизаторы, антиокислители, средства против термического разложения и разложения под действием ультрафиолетового излучения, смазки и средства для отделения от формы, красящие средства, такие как красители и пигменты, и размягчители, причем сумма мас.% А - С) составляет 100%, для получения проницаемых для лазерного излучения формованных изделий. Изобретение позволяет повысить проницаемость полиэфиров для лазерного излучения. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 табл.
Наверх