Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 113
Текст из файла (страница 113)
Прн сборке стержней и трубок без разделки кромок соединение осуществляется в основном за счет создания на поверхности детали слоя графита, прочно связанного с обеими частями детали. При этом графит сварного шва заполняет все наружные дефекты (раковины, трещины и т. д.) свариваемого материала. В тех случаях, когда сварку производят с преднарительной разделкой кромок, происходит заполнение места разделки графитом сварного шва с образованием усиления в месте сварки, величину которого можно регулировать. При соответ- 15 п/р. Акулова А. И., т. 2 Сварка пласта!асс 435 434 Пайка и сварка нел!еталлических тяатериалов ствующем выборе температуры нагрева и формы стыка можно осуществлять процесс сварки практически без усиления на наружной поверхности деталей.
Соединения можно также получить путем разложения масел в стыке соединяемых деталей. В этом случае состыкованные детали погружают в масло и выдерживают в течение 3 — 5 мин для пропитки графита и проникновения масла в зазор между свариваемыми деталями. Дальнейший нагрев пропитанных деталей сопровождается выделением графита на свариваемой поверхности, в стыке и порах свариваемых деталей.
Такая технология позволяет почти полностью исключить образование усиления на поверхности деталей даже без разделки кромок. Процесс получения графита разложением паров масла приводит к получению материала с высокой плотностью, не содержащего пор, и структурой, характерной для структуры пиролитического графита. При сварке по этой технологии площадь сечения деталей в месте соединения, как правило, меньше исходной площади сечения деталей, так как зазор между деталями заполняется не полностью. Электрическое сопротивление места сварки даже при продолжительности сварки 0,5 мин ниже электрического сопротивления целого стержня.
Это объясняется тем, что формирующийся при разложении углеводородов графит сварного шва имеет удельноесопротивлениев рабочем напранлении на порядок ниже, чем графит, используемый в промышленности. Прочность сварного соединения повышается с увеличением продолжительности сварки и сварочного тока и при продолжительности сварки более 2 мин превышает прочность графита, используемого в промышленности. Сварка графита с металлами.
С помощью сварочной дуги в камерах с аргоном и электронного луча в вакууме и1ожно сваривать активные, тугоплавкие и другие металлы с графитом. На образование соединений металла с графитом, так же как и при пайке металлов, влияют капиллярные, диффузионные и химические процессы, протекающие между жидким металлом и поверхностью твердого нагретого графита. Однако, в отличие от пайки металлов, при сварке металлов с графитом отсутствуют промежуточные припои, а процесс протекает в основном вследствие способности металла в расплавленном состоянии смачивать поверхность графита.
При сварке электронным лучом создается наилучшее растекание металла при сплавлении с графитом. Нагрев цугой в аргоне обеспечивает несколько худшие результаты. На процесс сварки влияет присутствие газов в порах графита. При сварке в вакууме осуществляется дегазация и очистка поверхности не только металла, но и графита, что способствует лучшему проникновению металла в графит, что также обеспечивает лучшее соединение.
Возможна снарка с графитом следующих металлов: Т1, Хг, Ъ, )х)Ь, %, Мо, Та, 12Х18Н10Т, Ее, АМгб и др. Наилучшей смачиваемостью обладают Т! и Хг. В процессе смачивания свариваемые металлы глубоко проникают в поры графита. Проникновение металла в графит сопровождается образованием карбидов на границе раздела металл — графит.
Расплавляясь, титан обволакивает тонким слоем графитовую деталь. В наплавке титана обнаруживаются карбиды титана, осо. бенно крупные при аргонодуговой сварке титана с графитом. Возможность получения карбидного слоя на поверхности графита в процессе наплавки металла в некоторых случаях является положительным фактором, так как наличие карбидного слоя на графите способствует увеличению жаропрочности сварного соединения. Если металл не сваривается с графитом непосредственно, как, например, медь, то сварку можно осуществлять через промежуточный металл. Дуговая сварка и сварка электронным лучом могут быть использованы при изготовлении щеток электрических машин, анодов электролитических ванн, анодов ртутных выпрямителей и др.
СВАРКА ПЛАСТМАСС Общие сведения 0 свариваемости. Сварка пластмасс является высокопроизводительным, надежным и экономичным процессом получения неразъемных соединений. Практически можно сваривать все термопласты. Характеристика многотон- нажных пластмасс, из которых изготовляют сварные конструкции, приведена в в табл. 15. 16. Свойства наиболее распространенных термопластов р ( т Температура плавления, 'с Плотность, г,'с ма Термопласт кгс/ем' Полиэтилен.' высокого давления (ПЭВД) низкого давления (ПЭНД) .. Полипропилен (ПП) Жесткий пластифнцированный поливинилхлорид (ПВХ) Пол исти рол Полиамвд ! 20 — 160 220 †2 250 †4 0,918 -0,935 0,945 — 0,955 0,9 — 0,9 ! 1,38 — 1,40 1,05 — 1,18 1,10 450 †7 400 †4 500 — 580 Относ нтельное удлинение при разрыве, % Тангенс угла Удельная тепло- емкость кал!(г 'С) диэлектрических потерь при частоте 10" Гц Термопласт Полиэтилен: высокого давления (ПЭВД) 0,50 — 0,68 150 — 600 1,4 — 2,5 (2 —.' 3) 10 з — 70 — 60 — 15 400 †8 200 †8 4,5 — 5,8 6,3 низкого давления (ПЭМД) Полипропилен (ПП) (2 5) 10 — 4 0,55 0,46 Жесткий пластнфицироаанный полнвинилхлорил (ПВХ) Полистирол Полиамид — 10 — 60 — 60 (15 — ' 18) 10- (2 — .
'3) !Π— з 0,06 1 — 16 14 — 20 0,25 — 0,35 0,32 0,20 40 — 50 1 — 2 100 †1 Сварка пластмасс основана на взаимодействии макромолекул в зоне контакта свариваемых деталей. Это нзаимодействие может быть двух типов. В одном случае оно обеспечивается процессом течения материала, находящегося в вязкотекучем состоянии, по поверхностям физического контакта. Образование сварного соединения такого типа сопронождается перемешиванием, аутогезией, диффузией и релаксацией. Интенсивность этих процессов зависит от вида материала, его вязкости в зоне сварки, от количества материала, находящегося в вязкотекучем сосгоянии, от скорости его течения (скорости сдвига), в свою очередь, определяемой давлением, прилагаемым к свариваемым деталям, а также от состояния их поверхности, При таком взаимодействии реализуются межмолекулярные силы Ван-дер-Ваальса.
В другом случае взаимодействие макромолекул в зоне физического контакта свариваемых деталей определяется радикальным механизмом, т. е. сопровождается образованием химических связей. В первом случае для взаимодействия между макромолекулами необходимо перевести материал в зоне сварки в вязкотекучее состояние — расплавить его; поэтому такой вид сварки называют сваркой плавлением. Во втором случае между взаимодействующими макромолекулами образуются химические связи; поэтому такой вид сварки называют химической.
Сварку плавлением применяют при соединении термопластов и эластотермо. пластов. Она основана на способности полимерных материалов при нагреве выше определенных температур или при набухании (при введении растворителя) переходить в вязкотекучее состояние, которое при приложении давления к соединяемым деталям способствует возникновению межмолекулярного взаимодействия. При этом в зоне контакта протекают реологические процессы (перемешивание расплава, его вытекание, ориентация и др,), которые определяют качество сварного соединения. 436 Пайка и сварка пел!еталлических материалов Сварка пластлтасс 437 Основными параметрами ре кима сварки являются температура и время нагрева свариваемых деталей, а также давление при сварке и время его приложения.
Реакция исходного материала на термомеханический цикл сварки различна. Структура сварного шва отличается от структуры основного материала, что может влиять на эксплуатационные свойства сварной конструкции при работе в агрессивной среде, при знакопеременных нагрузках и т. д. При нагреве ориентиронанных полимеров до температуры плавления ориентация теряется и первоначальные механические свойства изменяются.
К ухудшению механических свойств может привести сваока при температурах, близких к температуре деструкции. Лолговечность изделия может уменьшиться вследствие испарения стабилизатора или его вымывания растворителем в зоне шва. В процессе сварки под действием нагрева, прилагаемых усилий осадки и охлаждения и шве и околошовной зоне возникают местные напряжения и могут образоваться микроскопические трещины. Поэтому сварные швы нерационально подвергать нагрузкам сразу после сварки.
Однако, спустя некоторое время, обычно через 8 — 20 ч, собственные напряжения снижаются вследствие релаксации. Процесс релаксации может быть ускорен путем термической обработки стыка. Химическую сварку применяют для соединения отверждениых реактопластов, термопластов с поперечными связями и некоторых термопластов кристаллической и ориентированной структуры. В основе химической сварки лежит процесс образования химических связей между макромолекулами. Она может быть осуществлена за счет функциональных групп свариваемых полимеров или с помощью мостикообразующих веществ, вводимых в сварной шон.
Например, дополнительным нагревом до температур, превышающих температуру отверждения, обеспечивается инициирование химических связей реакционноспособных групп макро- молекул в зоне контакта поверхностных слоев деталей из реактопластов на основе фенолоформальдегидиых, анилиноформальдегидных и других смол. Присадку в виде резольной смолы добавляют при сварке пластмасс на основе эпоксидных полимеров. Сшитый ПВХ спаривают с присадкой диаминов, наносимых в растворителях. Химическая сварка эффективна при соединении ориентированных термопластичных пленок и волокон, от сварных швов которых требуется сохранение исходных физико-механических свойств основного материала.
При соединении, например, полиамидных пленок в качестве присадочных реагентов используют много- основные кислоты и их хлорангидриды, а при соединении полиэтилентерафгалатной пленки — ангидриды многоосновных кислот или органические перекиси, наносимые на свариваемые поверхности из раствора в кетоне или в смеси с низко- молекулярным полизфиром — из раствора в полиметиленхлориде. Химическая сварка — сшицка может быть выполнена и без присадки при нейтронном или рентгеновском излучении. Способы сварки пластмасс. В основу классификации спосооов сварки положен способ термического воздействия на свариваемые детали (рис. 13). Сварка газовым теплоносителем — способ, при котором тепло на свариваемые поверхности подается нагретой струей газа.
Сварку газовым теплоносителем можно производить без присадки либо с присадочным материалом в виде круглого прутка диаметром 2 — 6 мм или пру(ка другого сечения, а при сварке пленок— в виде ленты шириной 10 — 15 мм. Присадочный материал содержит 3 — 10"в пластификатора. Жесткие пластики толщиной менее 2 мм можно сваривать без разделки и без зазора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
