Ультразвуковая сварка. Нашла применение для сваривания металлов и пластмасс
Нашла применение для сваривания металлов и пластмасс. Сварка пластмасс - наиболее перспективный способ сварки термопластичных полимеров, который обладает целым рядом, присущих только ему уникальных особенностей, а именно: производить сварку фасонных изделий из жестких пластмасс на большом удалении от места ввода ультразвука (до 200-250 мм); производить сварку многослойной конструкции из мягких пластмасс и армированных тканей из искусственных материалов; производить сварку полимеров, которые не свариваются или плохо свариваются другими способами сварки (полиэтилентерефталатные и полиамидные пленки, изделия из фторопласта-4, искусственные кожи и др.); производить прецизионную закладку металлических деталей в пластмассу (устраняя таким образом дорогую технологию литья деталей по закладным элементам); производить сварку полимеров по загрязненным поверхностям, не требуя их предварительной очистки и обезжиривания (это особенно важно при упаковке сыпучих, жидких и пастообразных продуктов); во время сварки практически не происходит выделение вредных летучих веществ, что делает ее экологически чистой; высокая степень повторяемости и контроля процесса.
Ультразвуковая сварка (УЗ сварка) - способ соединения различных материалов в твердом состоянии с помощью ультразвуковых колебаний. Наибольшее применение УЗ сварка нашла для соединения полимерных листовых изделий. Достоинствами УЗ сварки полимерных материалов являются:
С помощью УЗ сварки хорошо соединяются поликарбонат, стирол, полипропилен, поливинилхлорид, а также искусственные кожи, натуральные ткани с синтетическими волокнами и многие другие полимерные материалы и их комбинации. Принцип действия устройства для сваривания полимерных листов (пленок) заключается в следующем. Полимерные листы накладывают один на другой, плотно прижимают их друг к другу и к опоре, затем подводят с необходимым усилием к листам сварочный инструмент (наконечник), соединенный с УЗ преобразователем, и включают генератор, приводящий в действие УЗ преобразователь. Под действием напряжений ультразвуковой частоты эластичность полимера возрастает либо во всем объеме между сварочным наконечником и опорой (при сварке тонких пленок), либо только в объеме зоны контакта соединяемых материалов, где имеются естественные или нанесенные искусственно неровности соединяемых поверхностей (сварка объемных деталей). При этом вначале образуется физический контакт поверхностей и происходит активация полимерных молекул за счет разрыва химических связей, затем начинается химическое взаимодействие соединяемых материалов, переходящее в объемное взаимодействие в зоне соединения. Гистерезисные потери при деформировании полимерного материала с ультразвуковой частотой приводят к его нагреву до температур, соответствующих вязкотекучему состоянию (аморфные полимеры) или плавлению кристаллов (частично кристаллические полимеры). При температурах высокоэластичного состояния полимера происходит диффузия отдельных сегментов макромолекул свариваемых полимеров, а в некоторых случаях - и перемешивание вязкотекучего полимерного материала. При соединении двух термопластов различных марок возникают химические превращения. Величина сегмента макромолекулы определяет свариваемость материала: чем больше сегмент ("жестче" макромолекула), тем лучше свариваемость. Прочность соединения зависит от физико-механических характеристик объекта сварки, геометрии и размеров ультразвукового инструмента, статического напряжения в зоне сварки. Обычно, прочность соединения составляет от 50 до 70% прочности соединяемых материалов. Это примерно в 2-2,5 раза выше, чем при сварке тепловым методом. Ширина шва равна ширине наконечника инструмента. Толщина соединяемых материалов составляет от единиц микрон (пленки) до единиц миллиметров (ткани, объемные детали).
|
