Сварка излучением [137, с. 57]
При сварке излучением нагревание производится с помощью источника электромагнитного излучения видимой или инфракрасной области спектра (диапазон длин волн 0,4—15 мкм) в результате преобразования энергии излучения, сосредоточиваемой на свариваемом участке, в тепловую.
В зависимости от источника и характера излучения различают сварку инфракрасным (ИК) излучением, световым лучом и с применением лазеров.
При сварке инфракрасным излучением [136, с. 182] на свариваемые поверхности для ускорения нагревания наносят слой вещества, хорошо поглощающего энергию ИК-лучей [252], или соединяемые пленки. помещают на подложку из материала [253], поглощающего И К-лучи, направленные на внешнюю сторону пленки. В последнем' случае сварку называют контактно-инфракрасной.
Схема сварки с подводом энергии к внешней Поверхности пленок получила широкое распространение при заделке кромок мешков. Известен-способ ИК-сварки кроток мешков из полимерных пленок с помощью усиливающей U-образной накладки. При этом кромки накладки не привариваются к наружной поверхности мешка
[254] . Этот способ сварки позволяет повысить прочность швов. :
Для сварки труб и профилей. встык или пленок и листов - из термопластов внахлестку Применяют нагревательные элементы с температурой 773—-873 К, помещаемые на расстоянии 0,5 мм от соединяемых поверхностей
[255] , При увеличении расстояния температуру инструменту ]йербкрдимо повысить [256], ' '
Рис. V.7. Схема сварки световым лучом листового термопласта с применением присадочного материала: / — присадочный материал; 2 —подогреватель; 3, 4 — точечный и стержневой излучатели; 5, 7 — ролики; 6 — листовой термопласт. |
Для 'Проведения ИК-сварки используют ручные аппараты и стационарные установки і[216, с. 289].
Сварка световым лучом (Х=0,5—0,7 мкм) принципиально не отличается от сварки инфракрасным излучением. Всесторонние исследования этого способа проведены в • Центральном институте сварочной. техники, г. Галле, ГДР..[257]. Сваркой таким способом можно соединять пленки, трубы, профили и листы с применением и без применения присадочного материала. В, качестве источника излучения используют галогено-кварцевые лампы с точечным, стержневым или кольцеобразным излучателем.
На рис. V.7 показана схема сварки световым лучом листового термопласта 6 с применением присадочного материала 1 (прутка). Сварочный аппарат перемещается с помощью транспортирующего ролика 5 вдоль свариваемых кромок. Стержневой излучатель 4 предназначен для предварительного нагревания кромки, а точечный излучатель 3 — для нагревания прутка, прошедшего через подогреватель 2, и кромок деталей. Прижим производится подпружиненным роликом 7. Сварку пленок световым лучом можно проводить прямым и косвенным методами. При сварке прямым методом излучение направлено непосредственно в зону шва (рис. V.8, а) [258], а при сварке косвенным методом.[258] на внеш - - нюю поверхность свариваемого пакета ' (рис. V.8, (?) і Благодаря высокой степени концентрации анергии (до
4- Ю3 Вт/см3) скорость сварки прямым методом достигает 30 м/мин для 'полиэтилена и І00 м/мин — для поливинилхлорида с черным пигментом.
Лазерная сварка — один из новейших способов свар’ ки [137, с. 6.1]. Главная особенность лазерной сварки основана на способности лазера создавать высокую плотность мощности за' счет фокусирования луча в точку. Так, у непрерывно действующего лазера, выходной мощностью 1 кВт в точке. диаметром 0,1 мм, лежащей в фокальной плоскости, обеспечивается плотность, мощности около 3 МВт/сма.
Для сварки полимерных материалов применяют СО - или СОг лазеры, Излучение, создаваемое этими лазерами, хорошо поглощается пластмассами. Кроме того, благодаря высокой частоте пульсаций (до 100 в секунду) обеспечивается возможность непрерывного ведения процесса. К. п.д. СО-лазера составляет 15—20%, что на порядок выше к. п.д. лазеров, рабочим элементом которых является твердое тело.
Практически 'опробованной и экономически целесообразной является сварка 'полимерных пленок. Эффективность ее обусловливается возможностью обеспечения высоких скоростей — 200—400 м/мин при сварке пленок из полиолефинов толщиной 50—150 мкм. Лазерной свар-
'кой рекоМ&ндуётся Соединять йбД'йМёрйые йлёйкй тол* щиной 12—500 мкм.
Примером применения лазерного излучения для мае* совой сварки деталей из пластмасс может служить при* варка головок к цилиндрическим корпусам туб из про* зрачного или цветного полиэтилена,[137, с. 63].