Способ сварки трением деталей из полимерных материалов - SU973383A1
Код документа: SU973383A1
Чертежи
Описание
(54) СПОСОБ СВАРКИ ТРЕНИЕМ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1
Изобретение относится к сварке пластмасс , а именно к способам сварки трением деталей из полиамидов.
Известен способ сварки трением полимерных материалов, включающий операции разогрева деталей при относительном движении под действием сварочного давления с последующим прекращением относительного движения и охлаждения сваренных деталей под этим давлением 1.
Недостатком способа является низкая прочность сварочного соединения вследствие недостаточного усилия сжатия свариваемых деталей в процессе охлаждения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ сварки трением деталей из полимерных материалов, включающий разогрев свариваемых поверхностей деталей путем их относительного движения под действием сварочного давления с последующим увеличением давления при появлении расплава материала на соединяемых поверхностях, прекращение относительного движения деталей и охлаждение под давлением 2.
Недостаток указанного способа заключается в том, что он не обеспечивает высокую прочность сварного соединения вследствие того, что в процессе относительного движения соединяемых деталей происходит ориентация цепей макромолекул в направлении относительного движения, такая ориентация цепей макромолекул вызывает анизотропию механических свойств и внутренние напряжения в сварочном соединении.
Кроме того, свойство полиамидов плавиться в узко.м интервале температур, практически не размягчаясь вплоть до температуры плавления, приводит к тому, что после расплавления маериала на свариваемых поверх 15 ностях он под действием сварочного давления и относительного движения деталей вытесняется за пределы зоны сварки (в грат). При этом в контакт на свариваемых поверхностях постоянно вступают нерасплавленные слои материала, которые не образуют прочное сварное соединение, а в процессе прекращения относительного движения частично расплавленные слои материала переходят в твердое состояние раньше, чем происходит остановка относительного движения. Так как прочность сварного соединения при температурах, близких к температуре плавления , низка, то под действием сдвигающих сил, вызванных устройствами привода относительного движения, происходит зарождение микротрещин или срез образовавшегося сварного соединения. Цель изобретения - повышение прочности сварного соединения при сварке полиамидов . Поставленная цель достигается тем, что в способе сварки трением деталей из полимерных материалов, включающем разогрев свариваемых поверхностей деталей путем их относительного движения под действием сварочного давления с последующим увеличением давления при появлении расплава материала на соединяемых поверхностях, прекращение относительного движения деталей и охлаждение под давлением, одновременно с увеличением давления на свариваемые детали воздействуют импульсом ультразвуковых колебаний, который отключают после прекращения относительного движения деталей . Ультразвуковые колебания, вводимые после образования на свариваемых поверхностях расплава материала, распространяясь по деталям, поглощаются в расплаве и способствуют равномерному нагреву материа/па по периметру сварного соединения и локальному разогреву материала по толщине . На фиг. 1 изображена циклограмма относительно движения; на фиг. 2 - циклограмма давления; на фиг. 3 - циклограмма амплитуды колебаний рабочего торца инструмента . Способ реализуется следующим образом. После установки свариваемых деалей на сварочное приспособление и их сжатия сварочным давлением Pj задают относительное движение деталей с относительной скоростью V. Под действием относительного движения деталей, за время т происходит разогрев и плавление материалов на свариваемых поверхностях. В момент появления расплава на свариваемых поверхностях увеличивается давление сжатия деталей с Р до 1 и одновременно воздействуют импульсом ультразвуковых колебаний , в течение времени Tyj а затем прекращают относительное движение . После остановки деталей в течение времени Т(хт.прекращают воздействие ультразвуковых колебаний и охлаждают сварочные детали под давлением сжатия Р в течение времени Тохлрхлаждения. Пример 1. Баллон для заправки газовых зажигалок емкостью 40 г в виде цилиндра с кольцевой формой соединяемых поверхностей , со средним диаметром 39 мм и щириной 4 сваривали сваркой треНием с пропусканием импульса ультразвуковых колебаний частотой 17,9 КГЦ, амплитудой колебаний рабочего торца инструмента А 50-1 ОЛ| и без пропускания импульса ультразвуковых колебаний . Режимы сварки и прочность сварного соединения Ppgjp(средняя) приведены в табл. № I. Пример 2. Баллон для заправки газовых зажигалок емкостью 16 г в виде цилиндра с кольцевой формой соединяемых поверхностей со средним диаметром 28 мм и шириной 3мм сваривали сваркой трением с пропусканием импульса ультразвуковых колебаний частотой 17,9 кГц, амплитудой колебаний рабочего торца инструмента А 35-10 i и без пропускания импульса ультразвуковых колебаний. Режим сварки и прочность сварного соединения (средняя из 10 образцов) приведены в табл. № 2. Из приведенных в таблицах данных видно , что прочность сварного соединения при сварке с наложением ультразвукового импульса значительно выше прочности сварного соединения, полученного без наложения ультразвукового импульса. Повышение прочности сварного соединения достигается за счет того, что в процессе сварки, после образования на свариваемых поверхностях расплава материала, ультразвуковые колебания, распространяясь по деталям, поглощаются в этом расплаве и способствуют равномерному нагреву материала по периметру сварного соединения и локальному разогреву материала по толщине. Под действием ультразвуковых колебаНИИ происходит механическое перемешивание расплава материалов, что приводит к дезориентации цепей макромолекул в зоне соединения, а следоватьно исключает анизотропию механических свойств сварного соединения и практически полностью устраняет внутренние напряжения. Кроме того, в процессе прекращения относительного движения деталей, под действием ультразвуковой энергии в сварном стыке поддерживается температура выше температуры плавления материала, а следовательно, в процессе остановки относительного движения деталей не происходит зарождения микротрещин или среза сварного соединения. Путем повышения прочности сварного соединения с 40-5(У/о до 60-80% от прочности основного материала можно уменьшить толщину стенки баллона на 1 - 1,5мм, что приводит к экономии 2 г капрона на одном баллоне. Экономический эффект составляет 2400 руб. в год.
Таблица 1
Реферат
Формула
