Как сваривают пластик
В широком смысле сварка — это соединение деталей путем неполного расплава, во время которого материал размягчается и перемешивается, образуя однородную массу. Одновременно с остыванием происходит отвердевание материала — фактически листы, трубы или любые другие детали сплавляются воедино. Образуется сварной шов.
Хороший шов имеет прочность, сопоставимую с прочностью соединенных деталей. Сваривать можно не только металлы. Многие виды бытового пластика хорошо поддаются сварке. Но технология сварки пластика существенно отличается от технологии сварки металлов.
Влияющие факторы
Сварка пластика — процесс несложный даже в домашних условиях, но для успешности работ необходимо соблюсти ряд условий. Подвергать сварке можно только пластики из группы термопластов.
Термопласты — разновидность пластмасс, которая полностью сохраняет свои свойства при нагреве, расплавлении и последующем отвердевании. Этим они отличаются от реактопластов, которые после финальной обработки (отливки или штамповки изделия) не могут нагреваться без разрушения.
Проще говоря, при высокой температуре термопласты плавятся, но потом затвердевают, а реактопласты обугливаются и горят. Область применения реактопластов значительно уже. В быту гораздо чаще встречаются разные виды термопластов.
Подвергать сварке можно следующие виды пластиков, относящихся к термопластам:
- полиэтилен (высокой и низкой плотности);
- полипропилен;
- поливинилхлорид;
- полистирол;
- поливинилацетат;
- полиэтилентерефталад;
- поликарбонат;
- нейлон.
Соединять друг с другом сваркой можно только однородные пластики — нейлон с нейлоном, полистирол с полистиролом, и так далее.
Два подхода
Сварка пластмасс может производиться различными способами. Но существует два основных подхода — температурный и холодный. Первый основан на воздействии на пластик сравнительно высокой температуры (в диапазоне 200-300 °C для разных видов пластиков).
Термическая сварка пластика может осуществляться:
- потоком горячего газа (воздух, азот, аргон);
- раскаленным контактным инструментом (паяльник, специальный аппарат для сварки пластика);
- расплавленной присадкой;
- трением;
- ультразвуковыми волнами;
- точечным нагревом лазерным, инфракрасным или другим световым излучением;
- высокочастотным электрическим током.
Принцип холодной сварки иной. Он также делится на два принципиально разных подвида. Первый — это сваривание пластика частичным расплавлением с помощью химических растворителей.
Под воздействием определенных химикатов соединяемые края размягчаются, соединяются под давлением и под давлением же остывают. В силу сложности, а также того, что самые популярные полимеры полиэтилен и полипропилен этому способу не поддаются, в быту его применяют редко.
Второй подвид — это применение двухкомпонентного полимерного состава, по тому же принципу, что и у холодной сварки металла. Настоящим свариванием не является, но может обеспечить достаточно прочное, близкое к прочности соединяемых пластиковых поверхностей, соединение.
Наиболее распространенные способы
Прежде чем говорить о самых доступных для пользователя способах сваривать пластмассу, нужно определиться с областью применения этого способа крепежа в домашних условиях.
Как правило, это либо герметичное соединение пластиковых водопроводных труб, в том числе на участках, где вода курсирует под давлением, либо соединение листового пластика в различных целях — изготовление каких-то изделий, ремонт пластиковых канистр, баков, бамперов.
Обратите внимание, что сваривание часто используется дайверами для ремонта гидрокостюмов с соответствующим покрытием.
Далее будет сделан упор на методы и инструмент для ручной сварки пластика, поскольку машинные способы сваривания связаны со сложным и дорогим оборудованием. К ним относятся лазерная, инфракрасная, ультразвуковая сварка пластика, сваривание трением и некоторые другие способы. В то же время соединение с помощью прямого контакта с термоинструментом, с помощью раскаленного газа либо экструдера, технологически вполне доступно для домашнего мастера или выездного ремонтника.
Контактный способ нагревом
Технологически это самый простой способ сварки пластика. Для него не нужны даже электроды. Но конструкция применяемого аппарата различна для сварки листовых материалов или, к примеру, для соединения труб.
Самым простым аппаратом, применяемым для сварки небольших деталей, является обычный электрический паяльник на 220 В. Для увеличения площади нагрева, а также чтобы не портить жало, может применяться специальная насадка.
Им можно сваривать самые распространенные пластмассы — полиэтилен и полипропилен. Большая часть пластмассовых деталей для домашнего хозяйства производится из них.
Принцип этого метода несложен. Кромки деталей разогревают (для полиэтилена и полипропилена температура должна быть 200-260 °C), соединяют внахлест либо стык-в-стык и плотно обжимают в струбцине или в тисках.
Охлаждение должно происходить под давлением, иначе добиться качественного шва не удастся. Перед началом работы края рекомендуется зачистить и промыть.
Специальный сварочный аппарат применяется для сваривания листового пластика в больших объемах. Соединение труб нагревом также требует особого инструмента. Сварочные аппараты для труб делятся на 2 вида — для сварки встык и для сварки враструб.
Второй способ предназначен для сварки труб разного диаметра, плотно заходящих одна в другую. Такие аппараты обеспечивают необходимое давление.
Раскаленный газ
Сварка пластика газом означает, что для размягчения материала используется направленный поток раскаленного воздуха либо промышленного газа — аргона, азота и других. В бытовых условиях обычно применяется воздух, а инструментом для его подачи служит строительный фен.
Температура подаваемого газа должна быть примерно на 80-100 ° выше, чем температура вязкотекучести, то есть размягчения до нужной кондиции свариваемого металла. В этих условиях также необходимо обеспечивать давление на соединяемые кромки пластика. Для этого может использоваться прижимной валик, которым ведут вдоль шва вслед за феном (требуется помощь другого человека), либо специальные фиксирующие насадки на фен.
Такая насадка позволяет сжимать поверхности во время сварки. Специально для обработки широкоформатных листов — баннеров, тентов, элементов крови — разработаны щелевые и формировочные насадки на типовой промышленный фен (тепловой пистолет).
В промышленности чаще применяется специальный газовый состав, обеспечивающий отсутствие окислов в сварном шве, которые ослабляют его структуру. В быту это некритично, так как нагрузка на пластмассовые детали обычно незначительна.
Нагрев газом налагает ограничение на толщину свариваемого материала — не более 2 мм. Оптимально — 1,5 мм.
Газовое сваривание пластика может быть как без применения присадочного материала, так и с присадкой. Роль присадки играют так называемые электроды — стержни из пластмассы различных марок (подбираются исходя из марки пластика), диаметром от 2 до 6 мм.
Называть их электродами не совсем корректно. Никакой ток по ним при газовой сварке не идет (почти все пластики — диэлектрики). Но название прижилось просто по аналогии со сваркой металла.
Использование присадки позволяет увеличить прочность шва и углубить сварной шов. Этот способ подходит для скрепления более толстых деталей. Возможна как ручная подача присадки с прикаткой валиком, так использование специального оборудования — экструдера, экструзионного пистолета.
Применение экструдера
Экструдер — это устройство для подачи в область сваривания присадочного материала. Его использование существенно упрощает процесс сварки.
Ручной экструдер для пластика выглядит как пистолет, совмещенный с тепловым феном. Через него непрерывно подается присадочный стержень, окутываемый потоком раскаленного воздуха.
Экструдеры делятся на 2 типа — бесконтактные и контактные. В первом случае мундштук не погружается в сварной шов, а давление обеспечивается прижимным роликом.
Во втором случае сопло аппарата проходит непосредственно внутри сварного шва, и этим осуществляется необходимое давление. Экструзионный способ сваривания пластика — самый простой, быстрый и надежный среди всех видов ручной сварки, он уступает только автоматическому и полуавтоматическому методам.
Источник
Оборудование для сварки пластмасс
Сварка пластика – надежный способ монтажа труб или листов на молекулярном уровне. Шов однородной структуры получается с помощью разогревающего оборудования – сварочных аппаратов. Работа с ними не требует особых навыков. Научиться самостоятельно сваривать пластик несложно. Труднее выбрать инструмент, который годится для работы в домашних условиях. При выборе учитываются плюсы и минусы каждого. Советы специалистов бывают полезны. Горячему соединению поддаются не все виды пластмасс, а только не дающие усадку при нагреве.
Виды пластика, которые свариваются
Свои свойства при расплавлении с последующим остыванием сохраняют не все разновидности пластика. Невозможна сварка пластика, который боится нагрева. Эти виды полимерных материалов называются реактопластами. Они горючие, при нагреве начинают дымить, при высокой температуре горят, обугливаются.
Хорошо свариваются только термопласты, самые распространённые из них ПВХ (поливинилхлорид), полиэтилен и полипропилен. Другие виды разогреваемых пластмасс обычно склеивают или монтируют на обрешетке. Это:
- нейлон;
- поливинилацетат;
- поликарбонат;
- полиэтилентерефталат;
- полистирол.
Сварочный процесс возможен, если детали выполнены из однородного пластика. Формат особенной роли не играет. Соединять детали можно на всю толщину или на треть слоя, при меньшем шве сцепление деталей считается ненадежным. Трубные изделия чаще монтируются внахлест. Такое соединение имеет большую площадь сцепления.
Способы сварки пластика и оборудование
Для пайки пластика в домашних условиях применяется несколько методов.
- Контактная сварка для пластика наиболее удобная. Не требует присадочного материала. Самый простой из них – бытовой паяльник с рабочим напряжением 220 вольт со специальной насадкой вместо жала, она обеспечивает большую площадь разогрева. Контактный метод считается универсальным, им соединяют полипропилен и полиэтилен различной плотности, формы и толщины. Сущность процесса – разогрев зоны шва до 260°C с последующим соединением деталей стыковкой или внахлест. Существует три вида оборудования для сварки пластиков: 1) когда нагревательный элемент воздействует на всю толщину детали (для листового и трубного пластика); 2) зона разогрева ограничена (соединение листов внахлест); 3) одновременно нагревается внутренняя и наружная часть соединяемых элементов (стыковка враструб).
Соединение деталей горячим воздухом с помощью строительного фена или термопистолета позволяет применять присадочный пруток, он подается вручную. Принцип работы оборудования прост: воздух от электронагревателя вентилятором нагнетается через узкое отверстие в зону разогрева. Полимер плавится, образуется шов. Фен с насадкой удобнее пистолета, пруток заправляется в насадку, левая рука высвобождается. Для дома часто приобретают термопистолет или фен мощностью 1,5 или 2 кВт. Он разогревает воздух от +180°C до +260°C, модели оснащены терморегуляторами.
Экструдеры выпускаются двух типов:
- бесконтактный, когда подаваемую массу необходимо разравнивать специальным валиком;
- контактный, когда мягкий полимер подается с усилием.
Регулировка осуществляется с учетом вида полимера, толщины присадочного прутка.
Технология сварки пластмасс феном или термопистолетом
Метод применяется для изделий любой конфигурации. Феном монтируют трубы, бамперы, бассейны, напольные покрытия и многое другое.
Феном для сварки пластика соединяют любые термопласты. Пистолет чаще применяется для соединения деталей внахлест: разогревается пространство между ними, после этого шов уплотняется, прокатывается валиком. Также соединяют детали с помощью фена, когда изделия соединяются встык, в зону шва подается присадочный пруток – он направляется поверх стыка или в него. Теперь про насадки, строительный фен для сварки прутком одновременно разогревает кромки и присадочный материал. Насадки на фены разделяются по видам:
- фиксирующие перед сваркой прижимают свариваемые поверхности;
- щелевые удобны при сварке кровельных материалов;
- формировочные используются для прутка толще 4 мм.
Технология выполнения шва предполагает предварительную обработку кромок: их очищают, обезжиривают. С кромок, толще 2 мм, предварительно снимают фаску, чтобы было место для укладки прутка. При соединении тонких пластиков пруток подается непосредственно в зазор между деталями. Необходимо учитывать, что с применением присадочного материала образуется выпуклый шов. При необходимости лишний полимер срезается. Для образования ровного соединения необходимо соблюдать расстояние между феном и соединяемыми деталями. Скорость движения фена регулируется так, чтобы пруток и кромки успели разогреться, но не сильно оплавились. Не должно быть деформации края.
Технология сварки пластмасс экструдером
Из всех горячих методов самым экономичным и удобным считается соединение пластиковых элементов контактным экструдером, когда расплавленная масса, подаваемая в стык, прижимается направляющим соплом. Этот метод применяется для деталей с толстой стенкой. Экструдер подает уже размягченный материал. При таком способе:
- уменьшается расход энергии;
- улучшается теплопередача;
- нет необходимости использовать прижимные устройства;
- легче контролировать качество шва.
Основные этапы технологического процесса:
- Разогрев свариваемых кромок до состояния вязкости разогретой массой;
- Стыковка силой рук или специальными устройствами;
- Естественное охлаждение соединенных деталей (их нельзя сдвигать до полного затвердевания).
Выбор сварочных прутков
Присадочный материал выбирается под тип свариваемого пластика. Он указывается в маркировке. Присадочные полипропиленовые стержни выпускаются разного сечения: треугольные, круглые. Если детали скрепляются под прямым углом, лучше выбирать треугольный стержень. Они различаются по цвету. Большим спросом пользуются черные и серые. Полиэтиленовые прутки для сварки пластика мягче, чем полипропиленовые, температура плавления ниже (от +160°C).
Присадочные материалы используются при температуре окружающей среды выше +15°C. На холоде они теряют пластичность, становятся хрупкими.
При выборе присадки необходимо обращать внимание на температуру плавления прутка или стержней. Допустимо использование незначительно отличающихся полимеров, если они сходны по режиму пластичности. Важно, чтобы присадочный материал хорошо входил в экструдер, подходил по диаметру загрузочного отверстия и выходного сопла. Для ручных экструдеров применяются прутки или стержни от 2 до 7 мм.
Заключение
Для сварки пластмасс применяется бытовое оборудование. Оно рассчитано на 200 вольт и частоту 50 Гц. Промышленные устройства лучше не приобретать. Самым простым в применении устройством считается экструдер. Для сборки домашних водоводов пользуются паяльником со специальными насадками.
Источник