Спосіб зварювання фторопласту-4
До СВІДОЦТВОМ ()952638 (61) Додаткове до авт. сеїд-вувЂ"
151 > М. Кл. з. (22) Заявлено 21.11.80 (21) 3006980/23-05 з приєднанням заявки ЙовЂ" (23) ПріоритетвЂ"
СРСР про справи винаходів і відкриття
153> УДК 678.029.. 43 (088. 8) Опубліковано 230882.. Бюлетень І231
В.А. Соколов, І.В.Мозговий, Н.Є. Дмитрієв, Л.A.Øåñòåëü та A.A.Êóçëÿêèí
- (72) Автори винаходу (71) Заявник
Омський політехнічний інститут (54) СПОСІБ ЗВАРЮВАННЯ ФТОРОПЛАСТА-4
Винахід відноситься до зварювання пластмас, а саме до способу зварювання дітей з фторопласту-4.
Відомий спосіб зварювання фторопласту 4, при якому на поверхні, що зварюються, з метою їх активізації Ьаносят присадковий матеріал, .після чого деталі зварюють при температурі 360-386 З 30 хв (1).
Недоліками способу є підвищена шкідливість процесу, значна тривалість процесу зварювання, а також відмінність матеріалу в зоні контактування поверхонь, що з'єднуються від основного матеріалу за структурою і властивостями.
Найбільш близьким до винаходу по технічній сутності і досягається результату є спосіб зварювання фторопласту вЂ" 4,включає нагрівання з'єднуваних поверхонь деталей, здавливаниб, витримку деталей при температурі зварювання і вплив на них ультразвуковими коливаннями (2).
Недолік зазначеного способу полягає s невисокої міцності з'єднуваного з'єднання через воеможности перегріву окремих шарів матеріалу так як ультразвукові коливання вводяться в зону з'єднання матеріалів через товщину матеріалу.
Метою винаходу є підвищення міцності зварної сполуки. зазначена мета досягається тим, що згідно способу зварювання фторопласту-4, що включає нагрівання поверхонь, що з'єднуються.деталей, здавлювання, витримку деталей при температурі зварювання і вплив на них ультразвуковими коливаннями, ультразвуковими коливаннями впливають на поверхні деталей, що з'єднуються, одночасно з нагріванням їх в інтервалі від температури плавлення кристалічної фази до температури зварювання, причому .ультразвукові коливання.
Обробка поверхонь, що з'єднуються деталей дотичними ультразвуковими коливаннями перед їх контактуванням забезпечує образова; ня на поверхнях, що з'єднуються мік25 росла зі значним розпорядженням надмолекулярних утворень і освіта в цьому шарі підвищеної кількості активних радикалів, що веде до поліпшення умов протікання
30 аутогееіонних процесів на з'єднувальних поверхнях і до підвищення міцності зварного з'єднання.
На фіг.1-3 дана схема проведення процесу зварювання.
Спосіб зварювання фторопласту-4 полягає в наступному. 5
Зварювані деталі 1 (фіг.1) розігрівають контактними нагрівачами 2 і теплопровідною пластиною 3 до температури плавлення кристалічної фази полімеру (Т „= 320-330 С), )0 потім через пластину 3 до поверхонь, що з'єднуються за допомогою ультразвукового випромінювача 4 (фіг.2 ) підводять щодо направлені до них ультразвукові коливання (УЗК). При досягненні температури зварювання Тс (380390 С) ультразвукові коливання відключають, видаляють теплопровідну пласт. тину 3 і здавлюють поверхні, що з'єднуються зусиллям зварювального тиску P (фіг.3). Після цього виробляють витримку деталей при заданій температуріпайипе і охолодженні до. температури кристалізації без зняття тиску P.
Приклад 1. Листи фторопласта-$ товщиною 6 мм готують під зварювання шляхом оброблення кромок в УС з кутом скосу кромськ 20 . Потім піддають зварюваннюза режимом: швидкість розігріву 80-100 С/хв; амплітуда ультразвукових коливань 30-40 мкм за частоти f = 20 кГц; температура зварювання Tqg = 380-390; зварювальний тиск 0,6-0,8 МПа; час витримки при Т св р = 5-6 хв.
Після зварювання листів вирізають об- 35 раеци і випробовують на міцність при розтягуванні. Порівняно з контрольними зразками, звареними за відомим способом, міцність з'єднання підвищилася в середньому на 5-6%. 40
П р.і м е р 2. При зварюванні встик труб ефторопласту-4 діаметром
70 мм, товщиною стінки 4-8 мм застосовують такі режими: швидкість розігріву 60-80 С/хв; амплітуда уль-45 тразвукових коливань 30-40 мкм при частоті f = 20 кГц, температура зварювання 380-390 С; час витримки за нормальної температури зварювання 6-8 хв; зварювальний тиск 0,6-0,8 МПа.
Міцність вирізаних із зони шва зразків у порівнянні з контрольними зразками збільшилася в середньому на 6-8%.
Інтервал введення УЗК визначається тим, що введення- УЗК до температури плавлення кристалічної фази, коли в матеріалі існують як кристалічні ділянки, так і аморфні, призводить до значної нерівномірності поглинання УЗК, 60 що обумовлюється відмінністю в акустичних властивостях кристалічної та аморфної частин і негативно позначається на властивостях міцності матеріалу в зоні шва. 65
При досягненні температури зварювання 380-390 З введення УЗК пов'язане з небезпекою, загального перегріву полімеру (температура деструкції 400 C), Таким чином, інтервал температур, в якому можлива успішна активація. ція макромолекул УЗК, без небезпеки як місцевого, так і загального перегріву полімеру, лежить в межах від температури плавлення кристалічної частини до температури зварювання.
Поліпшення якості з'єднання в результаті обробки дотичнимиультразвуковими коливаннями поверхонь, що з'єднуються, розігрітих вище температури плавлення кристалічної фази полімеру безпосередньо перед їх контактуванням, пояснюється утворенням на зазначених поверх. ностях мікрошару зі значним розпорядженням надмолекулярних
-утворень, що зберігаються у фторопласту 4 при нагріванні аж до температури його деструкції (понад 400 С) а також у зв'язку з утворенням цього мікрошару в результаті механодеструкції підвищеного числа активних радикалів. Зазначені зміни ведуть до поліпшення умов протікання аутогезійних процесів на поверхнях, що з'єднуються. Зважаючи на те, що ультразвуковими коливаннями впливають безпосередньо на поверхні, що зварюються, глибина проникнення руйнівної дії ультразвукового поля дуже незначна і коливається в залежності від режиму обробки від 4 до 12 мкм, в результаті максимальний об'єм матеріалу шва за будовою надмолекулярної організації макромолекул наближається до основному.
Спосіб згідно винаходу дозволить збільшити міцність зварних з'єднань иэ фторопласта-4, підвищити їх експлуатаційну надійність, а також збільшити продуктивність зварювальних робіт при виготовленні виробів з фторопласту-4, зокрема при зварюванні фторопластових трубопроводів, виготовленні ємностей з листового фторопласту.
Формула і знайдення о
Спосіб зварювання фторопласту-4, що включає нагрівання з'єднуваних поверхонь деталей, здавлювання, витримку деталей при температурі зварювання і вплив на них ультразвуковими коливаннями, от т л і ч а ю щ і з тим, що, з метою підвищення міцності зварного з'єднання, ультразву коливаннями впливають на поверхні деталей, що з'єднуються, одночасно з нагріванням їх в інтервалі від температури плав952638
Редактор Н.Бобкова Техред A.Áàáèíåö Коректор Г.Решетник
Замовлення 6179/27 Тираж 679 Передплатне
ВНДІПД Державного комітету СРСР у справах винаходів та відкриттів
113035, Москва, Ж-35, Рауська наб., Д.4/5
Філія ППП "Патент", м.ужгород, вул.Проектна,4 лення кристалічної фази до температури зварювання, причому ультразвукові коливання вводять стосовно до поверхонь, що з'єднуються.
Джерела інформації, прийняті до уваги під час експертизи
1. Авторське свідоцтво СРСР
Р 394215, кл. У 29 З 27/02, 1971.
2. Зайцев К.І. та ін. Зварювання пластмас. M. "Машинобудування", 1978, с.83-85 (прототип).