Высокочастотная сварка

Способ основан на диэлектрическом нагревании при­веденных в контакт свариваемых материалов [136, с. 130; 137, с. 3$; 240]. Сварка возможна с применением присадочного материала или без него. К. достоинствам способа относятся: высокая скорость и равномерность нагрева, возможность локального подвода тепла. Она проводится между металлическими, электродами-об­кладками конденсатора, включенного в колебательный контур лампового генератора, преимущественно по прес­совой схеме. Этим' методом изготавливают швы вна­хлестку и Т-образные швы. Кроме подвода электриче­ской энергии к зоне шва инструменты (электроды) вьн полняюг роль элементов, передающих давление на Ма­териал и ^охлаждающих его поверхность. Если электро­ды повторяют конфигурацию шва, то этот шов можно сварить одновременно по всему периметру. Для изделий с большой протяженностью швов применяется последо­вательная схема сварки.

Для сварки толстостенных деталей встык применяют схемы с односторонним или двухсторонним расположе­нием электродов [136, с. 139].

Высокочастотной сваркой получают конструкций Ш Полимерных материалов, коэффициент диэлектрических потерь которых е'^О. О! (поливинилхлорид, фторсодер­жащие полимеры, поливинилиденхлорид, полиамиды,, полиакр. илаты, эфиры целлюлозы, полиуретаны, сополи­меры типа АБС, частично отвержденные реактопласти и резины).

Для сварки материалов с низким е", например поли­олефинов, электроды покрывают материалом с высоким б" (поливинилхлоридом, прессшпаном). В этом случае сварку называют'[138] контактно-диэлектрической. Кон­тактно-диэлектрический нагрев был применен при хими­ческой сварке пленок полиэтилентерефталата [207].

Иногда прокладку из материала, нагревающегося в поле ТВЧ, вводят между соединяемыми пластмассами [241]. Например дифенил [242] или. волокнистый цел­люлозный материал типа бумаги, содержащий 5—8% во­ды [243], вводят между свариваемыми полиолефинами. Легкоплавкий присадочный материал применяют при сварке синтетических тканей [180]; прослойку из моди­фицированного пентапласта используют при сварке пен - тапласта [244т].

Определенные затруднения при сварке в поле токов высокой частоты вызывает контроль температуры в зоне шва. С достаточной "точностью ее можно измерить диф­ференциальной термопарой,[245], основной спай кото­рой помещают между свариваемыми пленками, а ком­пенсирующий — между пленками высокочастотного ди­электрика (например, фторопласта-4). Были предприня­ты попытки определения температуры путем аналитиче­ского решения уравнения теплопроводности для лолу - бесконечной пластины [246].

Наиболее важными технологическими параметрами такой сварки являются напряженность электрического поля, давление и продолжительность нагревания, кото­рые обычно устанавливают экспериментально [137, с, 41].

Многие из генераторов ТВЧ не имеют приборов, из­меряющих энергию или регистрирующих характер ее из­менения в течение рабочего цикла. В работе [247] опи­сана аппаратура, которая позволяет оценивать во вре­мени основные электрические характеристики сварочно­го процесса (подводимую мощность, напряжение).

Высокочастотные сварочные установки не обеспечи­вают регулирования частоты электрических колебаний, и она остается практически постоянной в процессе свар­ки (13,56 МГц±0,05%, 27,12 МГц ±0,6% или

40,68 МГц+0,05%).

Было установлено, что при частотах 120 и 150 МГц можно без вспомогательных средств соединять полиме­ры с низким значением є" такие, как полиэтилентерефта* лат [248], политетрафторэтилен [249].

В работе [250] описаны преимущества использова­ния энергии СВЧ при сварке трудно соединяемых пленок фторсополимеров.

Напряженность поля при диффузионной сварке тер­мопластов и продолжительность сварки выбирают та­кими, чтобы перевести материал в вязкотекучее состоя­ние. При сварке отвержденных реактопластов в поле ТВЧ оптимальная напряженность составляет 0,2— 0,6 МВ/м, что позволяет нагреть материал в зоне свар­ки до температуры 423—473 К-

При выборе теплового режима химической сварки кристаллизующихся термопластов необходимо учиты­вать не только условия образования химических связей между макромолекулами полимер*, но и-температуру разориентации материала [207]. Чтобы достичь воспро­изводимых показателей прочности, температура элект­родов должна быть постоянной,

При сварке термопластов в поле ТВЧ давление р выбирают в зависимости от формы и размеров шва, вяз­кости материала при температуре сварки и продолжи­тельности сварки:

Высокочастотная сварка

где do — толщина деталей до сварки; rfi — толщина шва; и — динами­ческая вязкость; Ь — длина электрода; t — продолжительность свар­ки.

При сварке отвержденных реактопластов оптималь­ное давление составляет 2,5—5,0 МПа.

Продолжительность сварки в поле ТВЧ составляет: доли секунды для пленок поливинилхлорида; несколько секунд для синтетических тканей, пленок фторсополи­меров (Ф-26 и Ф-42) и полиамидных пленок (Р-27,

АР-27Т); от десятков секунд до нескольких минут для отвержденных реакто пластов.

Для сварки в поле ТВЧ применяют стационарные (или рунные) прессовые или роликовые установки [2 І 6, с. *282]. Каждая из установок включает генератор ТВЧ, электрододержатели, механизм привода электро­дов и устройство для экранирования. Современные уста­новки (например, ЇЗЧД Т-2,5) снабжены автоматиче­скими устройствами - отключения генераторов в случае появления пробоя [251].

Комментарии закрыты.