Сварка токами высокой частоты и ультразвуком принадлежит к видам сварки с генерированием тепловой энергии в сваривае­мых материалах. Эти способы обеспечивают быстрый локаль-

пый нагрев соединяемых поверхностей. В настоящее время они получили широкое распространение. I

Снзарка токами высокой част<>¥БГ Нагрев термопластов в высокочастотном поле происходит'вследствие способности по­лярных групп макромолекул поляризоваться во внешнем элект­рическом поле. Как известно, в связях С - ОН, С—СООН,

С—NН2, С С1, С—F электронная плотность распределена не­симметрично, т. е. электронные орбитали смещены в сторону электроотрицательных атомов — кислорода, азота, хлора, фто­ра. На этих атомах как бы создается избыток отрицательного электричества, а на углероде - положительного. Связи приоб­ретают полярный характер, а молекула - дипольный момент. Полимеры, содержащие полярные группы, называют полярны­ми полимерами. К ним относятся поливинилхлорид, полившшли - депхлорид, полиамиды, полиакрилаты, эфиры целлюлозы н некоторые другие. Полиэтилен и политетрафторэтилен, в кото­рых полярные связи расположены симметрично друг относи­тельно друга, являются неполярными полимерами, так как днпольпые моменты компенсируются.

При наложении на полярный полимер внешнего переменного электрического поля диполи непрерывно ориентируются н на­правлении внешнего поля. т. е. происходит их поляризация в направлении поля. Такая поляризация происходит с некоторым запаздыванием, связанным с преодолением межмолекулярных взаимодействий. Энергия, затрачиваемая на преодоление внут­реннего сопротивления при поляризации молекул в электриче­ском поле, преобразуется в тепловую энергию, вследствие чего температура полимера быстро повышается и он размягчается. HjL-этом и основана высокочастотная сварка термопластов. j Различают три метода высокочастотной сварки термоилас - /гов: прессовый, шовный п точечный.]

(При прессовом методе сварки свариваемые де­тали помешают между обкладками рабочего конденсатора — электродами, один из которых или оба повторяют конфигура­цию шва. При подаче напряжения на электроды они одновре­менно с нагревом обеспечивают также необходимое давление. Свариваемый материал при этом нагревается одновременно и равномерно, что обеспечивает стабильность его механических свойств. {ГIрессовая сварка — наиболее универсальный метод сварки термопластов -применяется также для декоративной отделки изделий, нанесения аппликаций, клеймения.

[~Ш о в п а я сварка осуществляется двумя вращающимися в противоположные стороны дисками, между которыми пере­мещается свариваемый материал. Напряжение подводится к дискам, они же обеспечивают необходимое давление. Спосо£_ применяется редко и в основном для сварки тонких пленок. j

/Гочечная сварка является разновидностью прессовой, от последней она отличается том, что свариваемая площадь очень мала; применяется преимущественно для «прихватки» заготовок под прессовую и шовную сварку.

Основные технологические параметры высокочастотной свар­ки—напряженность электрического поля, давление н продол жительность нагрева. Сварку пластмасс рекомендуется вести в диапазоне частот 10—100 МГц. С целью предупреждения пробоев целесообразно использовать верхнюю границу частот. Рабочее давление на свариваемые детали может меняться в широком интервале — от 6.1 до 10 МПа. Например, при сварке пластифицированного ПВХ оптимальное давление составляет 0.1—0,5 МПа, при сварке полиамидов - 0,7—2.0 МПа, при сварке винипласта 2—5 МПа. Продолжительность сварки должна обеспечить разогрев материала до температуры вязко­текучего состояния; она составляет от долей секунды до не­скольких секунд. |

Современные сварочные машины для высокочастотном сварки пластмасс состоят из генератора тока высокой частоты, •сварочных электродов, механизма привода электродов и рабо­чего стола.[По принципу работы сварочные установки делятся на у с т а н <ЛГк и н е п р е р ы в н ого и не р и о д и ч е с к о г - о действия. Первые, в свою очередь, подразделяются на ро - л и к о в ы е и лент о ч н ы е, вторые — на р у ч и ы е, п с ренос ные и установки прессового типа (ста­ционарные ' передвижные)..

Техническими параметрами сварочных высокочастотных установок являются: установленная мощность электрооборудо­вания, напряжение питающей сети, рабе чая частота, толщина свариваемого материала и некоторые другие параметры. В на­шей стране выпускается несколько моделей сварочных устано­вок, кроме того, широкое применение нашли сварочные уста­новки производства ГДР, ЧССР п ВНР.

.Сварка ультразвуком./При ультразвуковой сварке электри­ческие колебания, вырабатываемые генератором, преобразуются в механические с помощью электроакустического преобразова­теля. Механические колебания, в свою очередь, преобразуются в тепловую энергию, расходуемую на нагревание соединяемых деталей до температуры текучести полимера (начала размягчу кия). При сдавливании деталей образуется сварное соедниеппёТ7 Преобразование электрических колебаний в механические ос^ новано на магнитострикционном эффекте, который состоит в том, что при пропускании через обмотку, намотанную на стер­жень из ферромагнитного материала, переменного тока высо­кой частоты под действием магнитного поля происходит изме­нение размеров стержня с удвоенной частотой. Амплитуда смещения, создаваемого мапштоетрикционным эффектом, не-

нелика и составляет 3—5 мкм. Для увеличе­ния амплитуды смещения к магнитострккци - оппому преобразователю присоединяют транс­форматор упругих колебаний, а к послед­нему — сварочный инструмент — волновод.

Принципиальная схема ультразвуковой сварки пластмасс приведена на рис. 14.8.

Способность пластмасс свариваться с по­мощью ультразвуковой сварки оценивается коэффициентом затухания 3, который опреде­ляет долю энергии, подводимой к границе свариваемых материалов. Чем больше коэффициент р, тем большая часть ультразвуковых колебаний поглощается в объе­ме материала и тем меньше энергии будет подводиться к гра­нице раздела свариваемых деталей, следовательно, тем мень­шую толщину должны иметь свариваемые детали, j

В зависимости от значения коэффициента затухания поли­меры делят на три группы: 1) полимеры с [}<С35 м-1— полисти­рол, полиметилметакрилат, сополимеры на основе стирола; эти материалы хорошо свариваются ультразвуковой сваркой; 2) по­лимеры с коэффициентом затухания 35 м-1<ф<55 м 1— поли­пропилен, иепластифицироваиный ПВХ, поликарбонат, поли - этилентерефталат; свариваемость этих полимеров хуже, чем полимеров первой, группы; толщина свариваемых пластмасс не должна быть более 10 мм; 3) полимеры с [3>55 м~! — полиами­ды ПЗНП, ПЭВП, фторопласты и др.; эти материалы плохо свариваются, толщица свариваемых деталей ограничивается I —2_мм.

/По характеру распределения механической энергии в свари­ваемом материале ультразвуковая сварка может быть разде­лена на контактную и передаточную.

При контактной ультразвуковой сварке цере - ! даваемая от волновода механическая энергия равномерно распределяется по всей поверхности контакта свариваемых де - т. талей: верхний торец волновода, передающий ультразвуковые колебания, имеет площадь поверхности и форму такие же, как и свариваемые детали.

При передаточной ультразвуковой сварке, механические колебания вводятся в отдельной точке или на небольшом участке поверхности верхней детали.

По степени непрерывности процесса ультразвуковую сварку подразделяют па прессовую и непрерывную.

Прессовая сварка выполняется за одно рабочее дви­жение волновода. По этой схеме выполняется как контактная, так и передаточная сварка. С помощью контактной прессовой сварки можно получить точечные, прямолинейные и замкнутые швы различного контура, например в виде круга, прямоуголь­ника, эллипса и т. д., в зависимости от формы рабочего торца волновода.

Непрерывная сварка позволяет получать непрерыв­ные протяженные сварные швы за счет относительного переме­щения волновода и свариваемого изделия. Она используется для сварки изделий из пленки и синтетических тканей: мешков, непромокаемой одежды, фильтров а т. д.

Технологическими параметрами ультразвуковой сварки яв­ляются: амплитуда смещении конца рабочего инструмента, час­тота колебаний, давление на материал и продолжительность сваривания. (Например, оптимальный режим сварки тонкостен­ных деталей' из полистирола таков: время сварки—1.2 с.

амплитуда колебаний рабочего торца волновода 25—30 мкм. усилие прижима — 50 -100 И.