Методы сварки пластмасс:8 проверенных методов и их преимущества

3 этапа сварки пластмасс

Сварка двух полуфабрикатов из пластиковой смолы , полученных методом литья под давлением или другими процессами, может оказаться сложной задачей. Поэтому в этом разделе показаны инструкции по сварке пластика независимо от метода сварки.

Шаг 1. Подготовьте рабочее место и очистите пластик

Первое, что нужно сделать, это организовать рабочее место. Рабочее место нуждается в надлежащей вентиляции, поскольку большинство методов отопления выделяют опасные пары. Кроме того, операторы должны носить защитное снаряжение.

Очистите термопласты, чтобы обеспечить высокую сварку. Для очистки необходимо промыть пластик с мылом и теплой водой, а затем высушить пластик чистой безворсовой тканью. Кроме того, рекомендуется удалять пятна с помощью жидких растворителей, таких как метилэтилкетон (МЭК), наждачной бумаги с фриттой 80 или скребка для краски.

Шаг 2. Соедините пластик

Зажмите и закрепите скотчем две пластиковые детали, чтобы сформировать и зафиксировать желаемое соединение. Кроме того, поместите пластиковые детали на верстак и закрепите их С-образными зажимами. Стиль соединения пластика зависит от техники сварки. Например, ультразвуковая сварка подходит только для соединений внахлест.

Шаг 3. Завершите сварку

Закрепите сварной шов перед охлаждением, чтобы устранить такие проблемы, как гладкость. Дайте сваренному пластику остыть в течение примерно 5 минут или достичь комнатной температуры. Кроме того, отшлифуйте сварное соединение после охлаждения или используйте другие методы обработки поверхности, чтобы сделать его гладким.

8 методов Сварка пластмасс

В промышленности пластмасс существуют различные методы сварки пластмасс, основанные на различных процессах нагрева. Вот восемь наиболее часто используемых методов изготовления деталей.

Ультразвуковая сварка

Ультразвуковая сварка пластика использует механические вибрации высокой частоты (от 15 до 40 кГц) и низкой амплитуды для соединения двух пластиковых полимеров. Механическая вибрация генерирует тепло трения, которое, в свою очередь, плавит пластиковые полимеры. За счет механических вибраций между пластиковыми полимерами образуется молекулярная связь. Поэтому ультразвуковые сварные соединения пластиков получаются прочными и качественными.

Преимущества ультразвуковой сварки

• Обладает высокой производительностью и короткими сроками выполнения работ.
• Это очень безопасно, поскольку пластиковые детали не нагреваются прямым нагревом.
• Использование прямого нагрева также делает его подходящим для таких материалов, как поливинилхлорид, который известен тем, что выделяет опасные пары при прямом воздействии тепла.
• Он обеспечивает высококачественные сварные соединения, что повышает его эстетическую ценность.

Недостатки ультразвуковой сварки

• Метод не подходит для термопластов с высоким содержанием влаги и твердых/прочных термопластов, таких как полипропилен.
• Этот процесс не идеален для толстых материалов, таких как полипропилен, поскольку большинство ультразвуковых преобразователей имеют выходной диапазон 100–150 мм.
• Подходит только для соединений, перекрывающих друг друга. Другие соединения, такие как угол, стык, тройник и кромка, несовместимы.
• Высокое время выполнения заказа из-за большого количества необходимых инструментов и процессов.

Лазерная сварка

Лазерная сварка — это процесс сварки пластика, который включает использование лазерного луча для оттаивания пластика. Однако тепло сохраняется ниже температуры испарения пластика. Затем при оттаивании оказывается давление, и происходит охлаждение для укрепления сварных соединений.

Лазерная сварка быстрая и происходит разными способами. Отсюда и различные типы процессов лазерной сварки пластмасс:гибридные, однопроходные, контурные и однопроходные. Однако скорость зависит от процесса, пластмассы и аппарата для лазерной сварки.

Преимущества лазерной сварки

• Он может нагревать всю сварочную поверхность или одно место.
• Он очень точен, поэтому его используют в аэрокосмической промышленности.
• Сварка может происходить при комнатной температуре или в особых условиях.
• Подходит для сварки пластмасс сложной конструкции.
• Сварные соединения имеют высокую эстетическую ценность, т. е. чистый внешний вид.
• Это быстрый процесс, поэтому он очень популярен при быстром прототипировании.

Недостатки лазерной сварки

• Не подходит для пластиков толщиной более 0,5 дюйма, чтобы не привести к плохим сварным соединениям.
• Это может привести к пористости и хрупкости при сварке.
• Первоначальная стоимость инвестиций высока  

Сварка трением

Сварка трением не требует прямого применения тепла для сварки. Таким образом, это обычный процесс соединения пластика, не требующий прямого нагрева. В этом процессе используется принцип трения для соединения пластикового материала.  

Он включает в себя приложение внешнего давления к обоим пластиковым материалам путем их перемещения или вращения друг относительно друга. Движение вызывает трение, выделяющее тепло, которое плавит пластик. После плавления к обоим пластиковым материалам прикладывается равномерно возрастающая сила давления до тех пор, пока не образуется прочное соединение. Существует два типа сварки трением:

Непрерывная сварка трением

Процедура соответствует описанной выше процедуре. Однако движение, ответственное за выработку тепла, осуществляется ротором, соединенным с ленточным тормозом. Когда выделяемое тепло превышает предельную температуру пластика, ленточный тормоз останавливает ротор по мере увеличения давления до тех пор, пока не произойдет сварка.  

Инерционная сварка трением

Это похоже на непрерывную сварку трением. Однако маховик двигателя и маховик вала заменяют ленточный тормоз. Несмотря на то, что маховики подключены в начале сварки, они отделяются, когда трение/скорость достигают предела. Низкий момент инерции вала-маховика останавливает его. Непрерывное приложение силы давления продолжается до тех пор, пока не образуется сварное соединение.

Преимущества сварки трением

• Легкое удаление оксидов и загрязнений, присутствующих во время первоначального трения.
• Подходит для разных пластиков.
• Отсутствие деформации и коробления материала из-за низкой температуры.
• Высокое качество сварных соединений.
• Высокая скорость сварки
• Это экологично.
• Не требует расходных материалов и специального источника питания.

Недостатки сварки трением

• Подходит только для круглых стержней одинакового сечения с угловыми и плоскими стыковыми соединениями.
• Первоначальная стоимость инвестиций высока.

Высокочастотная сварка

Высокочастотная сварка предполагает сварку пластиковых полимеров с помощью электромагнитного поля (13–100 МГц). При этом внутри материала выделяется тепло (не требуется прямого нагрева). Оператор непрерывно применяет давление для плавления пластика до образования сварного шва, а затем происходит отвод тепла для охлаждения сварного соединения.  

В результате получается прочное сварное соединение с аналогичными или даже лучшими свойствами, чем у исходных материалов. ВЧ-сварка — наиболее подходящий процесс сварки пластмасс разнородных пластиковых материалов. Хотя он полезен в производстве пластмасс, он совместим лишь с некоторыми материалами. Распространенными являются поливинилхлорид, этиленвинилацетат, ПЭТ-Г и другие представители семейства ПЭТ.

Преимущества высокочастотной сварки

• Менее эффективное разделение.
• Малый диапазон термического воздействия.
• Высокие скорости сварки (около 100–120 м/мин)

Недостатки высокочастотной сварки

• Он излучает много тепла
• В зависимости от машины она имеет небольшой диапазон нагрева, то есть площадь нагрева.
• Потребление контактной головки

Вибрационная сварка

Вибрационная сварка предполагает натирание пластиковой детали с определенной частотой и амплитудой. Это приводит к выделению тепла трения, которое расплавляет участок соединения и создает сварное соединение. Существует два типа вибрационной сварки:

Линейная вибрационная сварка

Он использует тепло трения, генерируемое при перемещении одной пластиковой детали относительно другой с заданным смещением, для расплавления соединения пластиковых деталей. Процесс продолжается при постоянном давлении после прекращения вибрации до остывания сварного соединения.

Орбитальная вибрационная сварка

Он включает в себя вибрацию верхней части пластиковой детали непрерывными круговыми движениями во всех направлениях. При этом выделяется тепло, которое плавит пластиковую деталь. Вибрация перестает достигать точки плавления, чтобы сварное соединение могло затвердеть.  

Преимущества вибрационной сварки

• Не требует расходных материалов.
• Подготовка поверхности не требуется.
• Это очень эффективно с точки зрения энергопотребления.
• Подходит для сварки тонких пластиков.
• Подходит для сварки пластмасс неправильной формы.

Недостатки вибрационной сварки

• Поверхность сварки должна быть плоской и горизонтальной.
• Ограниченное количество совместимых материалов.
• Дорогое оборудование.

Сварка горячей пластиной

Он включает в себя нагрев пластины и плавление с ее помощью соединяемой поверхности двух термопластов. После плавления двух половин их соединяют и оставляют на заданный период времени, чтобы образовалась молекулярная, постоянная и герметичная связь.

Сварка горячей пластиной требует предельной точности и контроля. Он подходит для любого термопластического материала, но более применим для мягких и полукристаллических термопластов, например, ПП и ПЭ.

Преимущества сварки горячей пластиной

• Подходит для соединения крупных пластиков.
• Он обеспечивает прочные сварные соединения.
• У него короткое время цикла, зависящее от времени, необходимого для достижения температуры плавления пластика.

Недостатки сварки горячей пластиной

• Не подходит для сварки тонких пластиков толщиной менее 0,1 дюйма
• Оборудование требует тщательного обслуживания.

Сварка горячим газом

Сварка горячим газом используется при производстве термопластов и предполагает использование ручного сварочного пистолета, который подает пар газа или воздуха для нагрева пластиковых сварочных стержней и полимеров. Пластмассы размягчаются при нагревании выше температуры плавления, образуя сварное соединение. Затем он остывает, образуя прочное сварное соединение.

Процесс сварки горячим газом применим при изготовлении защитных сосудов, трубопроводов, теплообменников, резервуаров для воды и т. д. из аналогичных пластиковых полимеров.

Преимущества сварки горячим газом

• Оборудование очень портативно.
• Для работы не требуется электричество.
• Для этого не требуется тяжелая техника.
• Это не требует особых технических знаний.

Недостатки сварки горячим газом

• Скорость нагрева очень низкая, что замедляет процесс.
• Не подходит для более толстых пластиков.

Сварка центрифугированием

Сварка центрифугированием или ротационная сварка трением — это процесс, используемый для сварки термопластических деталей с осесимметричными соединяемыми поверхностями. Он включает в себя трение деталей друг о друга (одну неподвижную) под давлением однонаправленными круговыми движениями. При этом генерируется тепло трения, которое плавит и склеивает пластик. Сварное соединение затем затвердевает после охлаждения.

Преимущества центрифугированной сварки

• Это простой процесс, требующий меньше технических знаний.
• Не требует расходных материалов.
• Он очень энергоэффективен.
• Совместимость со многими термопластами  

Недостатки центрифугированной сварки

• Одна из свариваемых пластиковых деталей должна иметь симметричную поверхность.
• Настройка стоит дорого.

Преимущества сварки пластмасс

Аппарат для сварки пластика для производства имеет множество преимуществ, отсюда его применение в нескольких отраслях и быстрое создание прототипов. Ниже приведены некоторые преимущества:

Дополнительные расходные материалы

Нет необходимости в дополнительных расходных материалах, таких как крепеж, растворители или клей. Таким образом, благодаря дополнительным расходным материалам снижается количество осложнений, рисков и затрат.  

Совместимость с суставами любой формы

Процесс подходит для деталей любой формы. Развитие различных технологий сварки позволило работать со сложными формами. Таким образом, вы можете легко сваривать детали изогнутой или неправильной формы.

Нет необходимости в вентиляции

Некоторые методы сварки пластмасс, например, вибрационная сварка, не образуют плавких предохранителей. Таким образом, потребность в защитном снаряжении и инфраструктуре, способствующей вентиляции, минимальна.

Экономичный вариант

Этот метод требует низкой потребности в расходных материалах и малой продолжительности цикла. Следовательно, он более эффективен, чем другие методы соединения, такие как клепка.

Универсальный выбор для сварки

Подходит для деталей любого размера и размера. Это отличается от других методов соединения. Например, клепка требует, чтобы детали имели минимальный размер в зависимости от заклепки. Итак, единственное, что требуется – среди всех технологий сварки пластиковых деталей найти наиболее подходящую.

Легче, чем использование механических креплений

Сварка пластмасс не требует большого количества расходных материалов. Следовательно, это снижает вес конечного сварного изделия в отличие от других способов, в которых используются механические крепления и заклепки, способствующие увеличению общего веса.

Сварка прочная

Сварное соединение является постоянным, в отличие от клея или других механизмов соединения пластмасс. Поэтому это разумный выбор, если вы не хотите, чтобы внутренний компонент был скомпрометирован.

Применение пластиковых сварных деталей

Сварка пластмасс применяется в нескольких отраслях промышленности. Ниже приведены некоторые пластиковые сварные детали и отрасли, в которых они применимы.

Аэронавтика

Аэрокосмические пластмассы требуют постоянной точной сварки, не влияющей на их свойства. Таким образом, этот процесс подходит для изготовления сварных деталей из пластика, таких как внутренние панели, накопительные резервуары и лотки.

Сельское хозяйство

Пластиковые сварные детали, такие как прокладки, ограждения из ПВХ, резервуары, линии подачи воды и тумана, широко применяются в сельском хозяйстве.

Автомобилестроение

В автомобильной промышленности сварка пластмасс используется для соединения пластмасс при изготовлении решеток, радиаторов, корпусов аккумуляторов, подкрылков колесных арок, бамперов и т. д.

Морской

Этот процесс также применим при изготовлении лодок, балластных цистерн, колодцев для хранения рыбы, цистерн для хранения воды и других сварных деталей из пластика, используемых в морской среде. В морской среде пластик используется из-за его устойчивости к коррозии и других свойств. Однако пластиковые сварные детали можно собирать и сваривать вместе.

Сантехника

Сварка пластика очень распространена в сантехнике, где она применима при изготовлении труб DWV, водостоков, кранов и т. д. Такие детали производятся поштучно и требуют сборки. В отличие от других процессов соединения пластмасс, сварка является постоянным фактором, что является решающим фактором при ее выборе.

Создайте свой Пластиковые детали

RapidDirect — это компания по быстрому прототипированию, которая предлагает мощные производственные услуги, которые помогут вам изготовить пластик. Мы предлагаем услуги литья под давлением, услуги механической обработки на станках с ЧПУ, методы сварки и многое другое, а также создаем детали высочайшего качества в короткие сроки.

Мы — компания, сертифицированная по стандарту ISO 9001:2015, имеющая собственные заводы с современным оборудованием и команду экспертов, которая может помочь вам в вашем проекте. Более того, наша платформа мгновенного ценообразования обеспечивает точные расценки и эффективный анализ проекта. Загрузите свой проектный файл сегодня и получите ценовое предложение в реальном времени и бесплатный анализ DFM в течение 12 часов. Мы предоставляем качественные услуги по конкурентоспособным ценам и в короткие сроки.

Часто задаваемые вопросы

Почему пластик используется так широко?

Пластмассы имеют широкое промышленное применение, поскольку они легко доступны и дешевы по сравнению с металлами. Кроме того, их легко формовать и обрабатывать на станке. Они также подлежат вторичной переработке и ремонту. Таким образом, в отличие от таких материалов, как стекло, проблем с растрескиванием пластика не возникает.

Можно ли сваривать разнородные пластмассы вместе?

Да, можно сваривать разнородные пластмассы. Однако связь не будет прочной по сравнению с аналогичными пластиковыми материалами.
Подобные материалы имеют самую прочную связь, за ними следуют разнородные пластики со схожими свойствами, затем разнородные материалы с разными свойствами.  

Прочны ли сварные швы?

С одной стороны, сварные соединения термопластов очень прочны, особенно при соединении с аналогичными материалами. Это связано с тем, что сварное соединение имеет те же свойства, что и исходный пластик. С другой стороны, сварные соединения разнородных пластиковых деталей не прочны.