126074 (577984), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Сварка широко применяется для постоянного соединения изделий и деталей из термопластичных материалов, в основном, пленок и листов. Преимуществом сварного соединения по сравнению с клепаным или клеевым соединением является высокая прочность, достигающая 50 - 100 % прочности основного материала. Кроме того, сварка характеризуется более высокой производительностью и меньшей трудоемкостью, чем клепка и склеивание.

Выбор метода сварки определяется несколькими критериями: геометрия изделия, тип используемого полимера, себестоимость метода, соответствие метода общей технологической цепочке, механические и эстетические требования к соединению.

Существую различные недорогие методы сварки, пригодные для массового промышленного производства. Для сварки конструкционных пластмасс наиболее часто применяются следующие методы:

• сварка нагревом;

• сварка трением;

• сварка вибрацией;

• сварка ультразвуком.

Также применяются:

• высокочастотная сварка;

• индукционная сварка;

• сварка струей горячего газа.

Разрабатываются новые методы, например, лазерная сварка, но они еще не получили широкого распространения в промышленности.

Во всех этих методах соединение деталей достигается за счет нагрева, приводящего к плавлению кромок соединяемых деталей, и давления.

Тепло передается непосредственно от горячего источника контактным способом или излучением, или вырабатывается за счет внутреннего или внешнего трения или электрических явлений.

Для достижения высокого и воспроизводимого качества сварного соединения необходимо выбрать наиболее подходящий метод сварки и оптимизировать его параметры при условии, что конструкция сваривамеых деталей соответствует данному методу. Изготовители сварочного оборудования поставляют не только стандартное оборудование, но и специальные сварочные установки, приспособленные для решения конкретных задач. Перед выбором метода сварки рекомендуется проконсультироваться с поставщиками как оборудования, так и полимерного материала.

Теоретически сваркой могут быть соединены любые термопласты, но поведение различных полимерных материалов при сварке значительно отличается. Аморфные и аморфно-кристаллические полимеры не могут быть сварены друг с другом. Полимеры, которые поглощают воду, например, полиамид, должны быть предварительно высушены, так как влажность приводит к низкому качеству сварки. Поэтому для повышения качества сварки изделия из полиамида следует сваривать сразу же после формования или после хранения в сухом состоянии. На процесс сварки также влияют добавки, вводимые в полимер, в частности, стекловолокно, стабилизаторы и т.д. Сварные соединения неармированных пластмасс могут достигать прочности основного материала при условии оптимальных параметров процесса и конструкции изделия. Однако стеклопластики при сварки сильно теряют в прочности из-за разделения или переориентировки волокон в зоне сварного шва.

Правильная конструкция соединения является важным требованием для высококачественной сварки. Следует также учитывать и эстетичность соединения. Улучшение внешнего вида шва моет быть достигнуто путем маскировки облоя в специально предусмотренных пазах. Детали с тонкими стенками должны иметь утолщенные направляющие для соединения друг с другом, чтобы при приложении давления в процессе сварки не происходила деформация стенок.

При сварке пластмассовые детали в местах контакта нагревают до вязкотекучего состояния различными источниками тепла – нагревательными элементами, газовыми теплоносителями, экструдируемыми присадками. Используют также ультразвуковые колебания, нейтронное облучение, трение. С помощью нагревательных элементов можно сваривать пластмассы, которые не свариваются ТВЧ (фторопласт 4, полистирол, полиэтилен). Наиболее прост метод сварки газовыми теплоносителями, в качестве которых используют подогретые воздух, аргон, азот или продукты горения горючих газов – водорода, ацетилена и др. Этим способом сваривают винипласт, полиамиды, полиэтилен, полиметилметакрилат.

Сварка обычно применяется при соединении пленок внахлестку, в том числе по скошенным кромкам. Разделка кромок под сварку может производиться как с одной стороны, так и с двух.

Если толщина листов не превышает 2 мм, разделку кромок не производят, провар обеспечивается при зазоре в стыке до 1,5 мм. V-образная форма кромок применяется при толщине листа 2 – 9 мм, причем при толщине 2 – 6 мм угол разделки кромок составляет 55 – 60⁰, а при толщине больше 6 мм – 70 – 90⁰. С ростом угла разделки кромок прочность соединения возрастает. Х-образная разделка кромок дает большую прочность соединения и более экономична, чем V-образная. При V-образной разделке кромок под углом 90⁰ прочность шва на растяжение составляет 25 МПА, а при Х-образной разделке – 40 МПа.

При использовании ультразвуковой сварки следует учитывать ее особенности. Аморфно-кристаллические полимеры имеют определенную температуру плавления, т.е. при нагревании они резко переходят из твердого в жидкое состояние. Поэтому для них предпочтительно использовать соединение внахлестку. Для сварки аморфных полимеров, которые постепенно размягчаются и плавятся в диапазоне температур, конструкция стыка не имеет такого значения. При ультразвуковой сварке применяют метод "близкого поля" и метод "далекого поля". Они различаются расстоянием между поверхностью контакта , где ультразвуковой вибратор передает энергию изделию, и плоскостью сварки. Лучшие результаты дает метод "близкого поля", который эффективен со всеми пластмассами, однако наибольшая эффективность проявляется при сварке пластиков с низким модулем упругости.

6. Клеевые соединения

Основным преимуществом клеевых соединений является возможность склеивания при помощи синтетических полимерных материалов различных пластмасс между собой, а также пластмасс с металлом, деревом, тканью, стеклом, керамикой и т.д. Клеевые соединения отличаются хорошей герметичностью, сопротивляемостью вибрационным нагрузкам, но имеют невысокую прочность, особенно при повышенных температурах.

Термопластичные полимерные материалы (полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полистирол) можно склеивать раствором этого же полимера.

Процесс склеивания состоит обычно из трех этапов:

1) подготовка поверхности (обезжиривание, а для некоторых материалов – химическая обработка);

2) нанесение клея и

3) выдержка клеевого соединения под давлением.

В клеевых соединениях зазор между склеиваемыми поверхностями составляет 0,1 – 0,2 мм.

При проектировании клеевых соединений следует стремиться к тому, чтобы при нагрузке в них возникали лишь равномерные напряжения сдвига. При неравномерном приложении нагрузки прочность для большинства клеев не превышает 0,5 МПа. Высокой прочностью обладают соединения вскос, с двухсторонней накладкой и внахлестку. Для повышения прочности клеевые соединения часто комбинируют с соединением на заклепках.

Многие пластмассы (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид) являются химически инертными материалами, поэтому перед склеиванием требуется их специальная химическая и химико-термическая обработка. Так, перед склеиванием полиэтилена и полипропилена эпоксидными клеями производят обработку склеиваемых поверхностей хромовой кислотой при 75 ⁰С в течение 1 мин. В случае применения резиновых клеев предварительную обработку производят раствором синтетического каучука в четыреххлористом углероде, трихлорэтилене или бензине.

В качестве клеев применяют растворы или расплавы различных полимеров или олигомеров. Высокой прочностью обладают клеевые соединения эпоксидными композициями, которые происходят в трехмерное состояние с помощью специально добавляемых отвердителей, также композиции на основе фенолоформальдегидных и других олигомеров. Прочностные характеристики композиций, отвержденных без нагревания, значительно ниже, чем такие же характеристик композиций горячего отверждения.

Выводы

В процессе выполнения контрольной работы мы ознакомились с общими требованиями к конструкциям пластмассового изделия, а именно с формой пластмассового изделия, классификацией пластмассовых изделий по степени сложности и конструктивным элементам, соединением изделий из пластмасс, множеством рекомендаций по проектированию и изготовлению изделий из пластмасс.

Литература

1. Альшиц И.Я. и др. Проектирование изделий их пластмасс. – М.: Машиностроение, 1979. – 248с.

2. Зенкин А.с. и др. Допуски и посадки в машиностроении. К.: Техніка, 1990. –320 с.

3. Штейнберг Б.И. и др. Справочник молодого инженера-конструктора. – К.: Техніка, 1979. – 150 с.

4. Лепетов В.А., Юрцев Л.И. Расчет и конструирование резиновых изделий. М.: Химия, 1987. – 408 с.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)