Сварка пластмасс ИК-излучением
Схемы процессаСварка с помощью ИК-излучения основана на превращении лучистой энергии в тепловую внутри соединяемого материала. ИК-излучение имеет электромагнитную природу, считается, что ИК-спектр занимает область длин волн от 0,72 до 1000 мкм, т. е. от красной границы видимого спектра до коротковолновой части миллиметрового диапазона, ИК-лучи ведут себя как и любые другие лучи: отражаются, преломляются, поглощаются. Поглощаемость ИК-лучей телами и использована для сварки. Механизм преобразования ИК-лучей в тепло внутри материала состоит в следующем. Известно, что элементарные частицы тел имеют собственную частоту колебаний, а для пластмасс эти частоты колебаний определяются структурой молекул, размерами атомов, внутри- и межмолекулярными связями. И если частота ИК-лучей совпадает с собственной частотой колебаний элементарных частиц облучаемого тела, то происходит так называемое резонансное поглощение, т. е. превращение электромагнитной энергии в тепловую (рис. 29.10). Важной характеристикой нагрева ИК-лучами служит степень поглощения пластмассами лучистой энергии. Наибольшей поглощающей способностью обладает пентапласт, наименьшей — фторопласт. Большинство пленок относительно прозрачны для ИК-лучей, поэтому часть лучистой энергии, проходя через них, попадает на подложку, поглощается ею и нагревает ее. Нагретая подложка передает часть теплоты свариваемой пленке. Наиболее эффективна в отношении скорости нарастания температуры ламповая сажа, затем черная бумага, черная пористая резина, черная прорезиненная ткань и др. Плохо нагревается материал при сварке на пассивных подложках, например, из фторопласта. С увеличением толщины свариваемых пленок роль подложки заметно уменьшается в результате ослабления интенсивности лучистого потока. При сварке ИК-излучением нагреватель не оказывает давления на свариваемые детали, поэтому нагреваемые детали сдавливаются путем натяжения свариваемых пленок, либо сваривают на упругих подложках. 
Предельная толщина свариваемых пленок из ПЭВД—1,5—2 мм (в этом случае подложка — пористая резина) Время сварки пакета при δ= 180÷200 мкм 2—4 с; при δ=1,5÷2 мм 15—20 с. Прочность равна прочности основного материала. Хорошо свариваются ИК-излучением пленки из пентапласта и поливинилхлорида; для пакета с δ = 150÷200 мкм, tсв = 5÷7 с. Возможна сварка ИК-излучением листового материала, стержней, труб и других профилей как с присадочным прутком с разделкой кромок, так и без присадочного материала, где ИК-излучатели выполнены с прямоугольными и фигурными нагревательными элементами. ОборудованиеИсточник ИК-излучения — самый важный элемент сварочных устройств и установок, которые состоят из кварцевых излучателей, силитовых стержней и никельхромовых сплавов. Кварцевые излучатели выпускаются в виде трубок, внутри которых находится токопроводящая спираль. В разборных нагревателях нихромовая спираль намотана на кварцевый стержень и вставлена в кварцевую трубку толщиной 2 мм, которая нагревается до 1273—1473 К. В газонаполненных кварцевых лампах источником излучения является вольфрамовая спираль. Температура нагрева нити таких ламп 2373 К. Чаще используются силитовые излучатели. Силит — это керамический материал на основе карбида кремния и глины. Он обладает повышенным электросопротивлением в сочетании с термостойкостью. Силитовые стержни располагаются на расстоянии до 10 мм от свариваемых изделий. Рабочие температуры у них 1573 К, диаметр 6 мм, длина 60 мм, U=24 В, мощность 260 Вт. Наибольший диаметр нагревателей достигает 25 мм, мощность 7,5 кВт. Для непрерывной сварки термопластичных пленок толщиной до 2 мм ИК-излучением разработаны и выпускаются универсальные сварочные машины МСП-5М и СПК-М со сменными рабочими головками. Для непрерывной стыковой сварки линолеума из ПВХ применяются сварочные устройства типа «Пилад-220». Для автоматической сварки пластиковых труб с наружным диаметром до 140 мм применяется установка УСПТ-ИК-1С, до 320 мм — УСПТ-ИК-2С. См. также:
|
