Сварка пластика в домашних условиях

Как сваривают пластик

06.10.2017

В широком смысле сварка — это соединение деталей путем неполного расплава, во время которого материал размягчается и перемешивается, образуя однородную массу. Одновременно с остыванием происходит отвердевание материала — фактически листы, трубы или любые другие детали сплавляются воедино. Образуется сварной шов. Хороший шов имеет прочность, сопоставимую с прочностью соединенных деталей. Сваривать можно не только металлы. Многие виды бытового пластика хорошо поддаются сварке. Но технология сварки пластика существенно отличается от технологии сварки металлов.

Влияющие факторы

Сварка пластика — процесс несложный даже в домашних условиях, но для успешности работ необходимо соблюсти ряд условий. Подвергать сварке можно только пластики из группы термопластов. Термопласты — разновидность пластмасс, которая полностью сохраняет свои свойства при нагреве, расплавлении и последующем отвердевании. Этим они отличаются от реактопластов, которые после финальной обработки (отливки или штамповки изделия) не могут нагреваться без разрушения.

Проще говоря, при высокой температуре термопласты плавятся, но потом затвердевают, а реактопласты обугливаются и горят. Область применения реактопластов значительно уже. В быту гораздо чаще встречаются разные виды термопластов.

Подвергать сварке можно следующие виды пластиков, относящихся к термопластам:

полиэтилен (высокой и низкой плотности);
полипропилен;
поливинилхлорид;
полистирол;
поливинилацетат;
полиэтилентерефталад;
поликарбонат;
нейлон.

Соединять друг с другом сваркой можно только однородные пластики — нейлон с нейлоном, полистирол с полистиролом, и так далее.

Два подхода

Сварка пластмасс может производиться различными способами. Но существует два основных подхода — температурный и холодный. Первый основан на воздействии на пластик сравнительно высокой температуры (в диапазоне 200-300 °C для разных видов пластиков).

Термическая сварка пластика может осуществляться:

потоком горячего газа (воздух, азот, аргон);
раскаленным контактным инструментом (паяльник, специальный аппарат для сварки пластика);
расплавленной присадкой;
трением;

ультразвуковыми волнами;
точечным нагревом лазерным, инфракрасным или другим световым излучением;
высокочастотным электрическим током.

Принцип холодной сварки иной. Он также делится на два принципиально разных подвида. Первый — это сваривание пластика частичным расплавлением с помощью химических растворителей. Под воздействием определенных химикатов соединяемые края размягчаются, соединяются под давлением и под давлением же остывают. В силу сложности, а также того, что самые популярные полимеры полиэтилен и полипропилен этому способу не поддаются, в быту его применяют редко.

Второй подвид — это применение двухкомпонентного полимерного состава, по тому же принципу, что и у холодной сварки металла. Настоящим свариванием не является, но может обеспечить достаточно прочное, близкое к прочности соединяемых пластиковых поверхностей, соединение.

Наиболее распространенные способы

Прежде чем говорить о самых доступных для пользователя способах сваривать пластмассу, нужно определиться с областью применения этого способа крепежа в домашних условиях. Как правило, это либо герметичное соединение пластиковых водопроводных труб, в том числе на участках, где вода курсирует под давлением, либо соединение листового пластика в различных целях — изготовление каких-то изделий, ремонт пластиковых канистр, баков, бамперов.

Обратите внимание, что сваривание часто используется дайверами для ремонта гидрокостюмов с соответствующим покрытием.

Далее будет сделан упор на методы и инструмент для ручной сварки пластика, поскольку машинные способы сваривания связаны со сложным и дорогим оборудованием. К ним относятся лазерная, инфракрасная, ультразвуковая сварка пластика, сваривание трением и некоторые другие способы. В то же время соединение с помощью прямого контакта с термоинструментом, с помощью раскаленного газа либо экструдера, технологически вполне доступно для домашнего мастера или выездного ремонтника.

Контактный способ нагревом

Технологически это самый простой способ сварки пластика. Для него не нужны даже электроды. Но конструкция применяемого аппарата различна для сварки листовых материалов или, к примеру, для соединения труб.

Самым простым аппаратом, применяемым для сварки небольших деталей, является обычный электрический паяльник на 220 В. Для увеличения площади нагрева, а также чтобы не портить жало, может применяться специальная насадка. Им можно сваривать самые распространенные пластмассы — полиэтилен и полипропилен. Большая часть пластмассовых деталей для домашнего хозяйства производится из них. Принцип этого метода несложен. Кромки деталей разогревают (для полиэтилена

и полипропилена температура должна быть 200-260 °C), соединяют внахлест либо стык-в-стык и плотно обжимают в струбцине или в тисках. Охлаждение должно происходить под давлением, иначе добиться качественного шва не удастся.

Перед началом работы края рекомендуется зачистить и промыть.

Специальный сварочный аппарат применяется для сваривания листового пластика в больших объемах. Соединение труб нагревом также требует особого инструмента. Сварочные аппараты для труб делятся на 2 вида — для сварки встык и для сварки враструб. Второй способ предназначен для сварки труб разного диаметра, плотно заходящих одна в другую. Такие аппараты обеспечивают необходимое давление.

Раскаленный газ

Сварка пластика газом означает, что для размягчения материала используется направленный поток раскаленного воздуха либо промышленного газа — аргона, азота и других. В бытовых условиях обычно применяется воздух, а инструментом для его подачи служит строительный фен.

Температура подаваемого газа должна быть примерно на 80-100 ° выше, чем температура вязкотекучести, то есть размягчения до нужной кондиции свариваемого металла. В этих условиях также необходимо обеспечивать давление на соединяемые кромки пластика. Для этого может использоваться прижимной валик, которым ведут вдоль шва вслед за феном (требуется помощь другого человека), либо специальные фиксирующие насадки на фен.

Такая насадка позволяет сжимать поверхности во время сварки. Специально для обработки широкоформатных листов — баннеров, тентов, элементов крови — разработаны щелевые и формировочные насадки на типовой промышленный фен (тепловой пистолет).

В промышленности чаще применяется специальный газовый состав, обеспечивающий отсутствие окислов в сварном шве, которые ослабляют его структуру. В быту это некритично, так как нагрузка на пластмассовые детали обычно незначительна.

Нагрев газом налагает ограничение на толщину свариваемого материала — не более 2 мм. Оптимально — 1,5 мм.

Газовое сваривание пластика может быть как без применения присадочного материала, так и с присадкой. Роль присадки играют так называемые электроды — стержни из пластмассы различных марок (подбираются исходя из марки пластика), диаметром от 2 до 6 мм. Называть их электродами не совсем корректно. Никакой ток по ним при газовой сварке не идет (почти все пластики — диэлектрики). Но название прижилось просто по аналогии со сваркой металла.

Использование присадки позволяет увеличить прочность шва и углубить сварной шов. Этот способ подходит для скрепления более толстых деталей. Возможна как ручная подача присадки с прикаткой валиком, так использование специального оборудования — экструдера, экструзионного пистолета.

Применение экструдера

Экструдер — это устройство для подачи в область сваривания присадочного материала. Его использование существенно упрощает процесс сварки.

Ручной экструдер для пластика выглядит как пистолет, совмещенный с тепловым феном. Через него непрерывно подается присадочный стержень, окутываемый потоком раскаленного воздуха.

Экструдеры делятся на 2 типа — бесконтактные и контактные. В первом случае мундштук не погружается в сварной шов, а давление обеспечивается прижимным роликом. Во втором случае сопло аппарата проходит непосредственно внутри сварного шва, и этим осуществляется необходимое давление. Экструзионный способ сваривания пластика — самый простой, быстрый и надежный среди всех видов ручной сварки, он уступает только автоматическому и полуавтоматическому методам.

Сварка пластика домашний способ

При ремонте бытовой техники и электронной аппаратуры радиолюбителям также часто приходится ремонтировать поломанные или лопнувшие пластмассовые детали изготовлены из «жирных» пластмасс, например полиэтилен, полиамид, полиэтилентерефталат и т.п. К ним сложно подобрать клей, либо клеевое соединение оказывается не достаточно надежным.

Суть этого радиолюбительского секрета состоит в том, что в сварной шов вплавляется металлическая арматура. А далее место стыка с помощью паяльника покрывается равномерным слоем расплавленной прочной пластмассы.

Если требуется получить более прочный пластиковый шов, то всю операции повторяют требуемое количество раз.

В роли каркасной арматуры я применяю оплетку от экранированного кабеля необходимого диаметра. Для того, чтоб с оплеткой было проще работать, ей необходимо придать нужную форму. Для такого типа сварки отлично подходит припой из любого достаточно прочного пластика. Хорошие результаты получаются при использование полипропилена. Палочки из полипропилена можно нарезать из просроченных одноразовых шприцев.

Вместо оплетки можно взять также очень мелкую латунную или нержавеющую сетку и даже изогнутую скрепку, а вместо паяльника использовать паяльный фен с насадкой на 4мм.

www.texnic.ru

Изучаем сварку пластмасс

Сварка – это самая практичная и экономичная технология соединения пластмассовых элементов. При сварке пластмасс получаются соединения высокого качества, благодаря этому такая методика применяется на широкомасштабных производствах, а также в домашних условиях.

Технология сваривания пластмассовых деталей

Технологический процесс соединения пластмасс довольно сложный, занимает большое количество времени. Для разных материалов может использоваться разная методика сваривания отдельных элементов.

Общие действия при сварке пластмассовых образцов

Предварительно перед выполнением сварочных работ осуществляется подготовка пластмассовых элементов. Свариваемые поверхности не должны иметь никаких погрешностей, иначе сварной шов будет иметь дефекты.
Следующий шаг – проверка соответствия параметров пластмассы установленному ГОСТу. Специалист подбирает температуру для сварки данного материала, производит соединение деталей.
После завершения соединительного процесса изделию необходимо дать полностью остыть.

Если при выполнении сварочных работ были допущены некоторые ошибки, то они позднее проявятся как дефекты: подрезы, углубления, трещины и т. д. Исправлять подобные изъяны должны только специалисты. Методики для устранения дефектов могут использоваться разные, например, повторное нагревание изделия, замена некоторых составляющих, при помощи растяжения.

Необходимо также отметить обязательные условия для сварки пластмассовых образцов:

повышенная плотность контакта соединяемых поверхностей;
высокая температура;
выдержка соединения по времени под давлением, при охлаждении изделия.

Виды свариваемых пластмасс

Зависимо от формы полимера, параметров свариваемых деталей может использоваться различная техника соединения. Сварка пластмассы применяется как для производства новых продуктов, так и для ремонта старых изделий.

Виды пластмасс, которые можно соединять сваркой:

поликарбонат;
полиэтилен;
полистирол;
поливинилацетат;
полипропилен;
нейлон;
поливинилхлорид.

Процесс соединения полиэтилена осуществляется посредством его нагревания до необходимой температуры, и последующего сжатия под давлением. Очень часто для этой цели используются ручные инструменты, подающие горячий воздух (в бытовых условиях обычно пользуются феном).

Поливинилхлорид используется для изготовления полотен натяжных потолков, покрытий для пола (линолеума).

Полистирол используется для производства бытовых предметов.

Полипропилен применяется для соединения трубопроводов электрическим сварочным оборудованием, мощность которого – 1500В, сварочная температура – 260°.

Соединение остальных подвидов пластмассы осуществляется аналогично, температура сваривания может достигать 360°.

Характеристики пластмасс:

обладают повышенной механической прочностью, благодаря чему используются в качестве сырья для изготовления различных предметов, подвергаются сварочным соединениям;
способны выдерживать разные температуры;
могут обладать диэлектрическими показателями.

Для обработки пластмассовых изделий используются различные сварочные методики. К примеру, обработка высокочастотным током, контактным нагревом, газом, трением, ультразвуком. Все эти технологии являются довольно эффективными, поэтому часто применяются для соединения пластмассовых элементов.

Для каждой отрасли применяются конкретные типы сварки пластмасс:

с использованием высокочастотного электрического поля;
контактно-тепловое плавление;
применение газовых теплоносителей с дополнительными присадками, без них.

Методики сварки пластмасс

Разные способы сваривания пластмассовых материалов отличаются последовательностью выполнения работ.

Сварка под давлением:

основания пластмассовых деталей прижимают между собой под давлением, далее активируют соединенные участки;
подвергнувшиеся активации поверхности свариваются;
контакт, активация осуществляются одновременно.

Процедуры сваривания пластмасс, происходящие в сварной зоне, напоминают соединение металлических изделий:

для разогрева соединяемых поверхностей подводится, преобразуется электроэнергия;
взаимодействие активированных поверхностей осуществляется при контакте;
формируется новая структура материала.

Сваривание пластмасс методом нагревания поверхностей:

в качестве теплоносителей для соединения пластмассовых поверхностей используется присадка, горячий инструмент, газ;
осуществляется поглощение, преобразование высокочастотного механического (электрического) колебания либо механической (лучевой) энергии.

Оборудование для сварки пластиковых деталей

Для сваривания изделий из пластика может использоваться самое разнообразное оборудование, дополнительные приспособления. Но, все они входят в одну из четырех групп:

ручные устройства горячего воздуха;
сварочные ручные экструдеры;
сварочная машина для листов;
сварочные аппараты автоматические.

Соединение ультразвуком

Одной из наиболее современных технологий сваривания пластмассовых конструкций является ультразвуковая сварка пластмасс. Методика базируется на взаимодействии молекул пластмассы с ультразвуковыми колебаниями. Для некоторых несвариваемых материалов это — единственно возможный вариант соединения.

Технология ультразвуковой сварки

соединяемые элементы помещаются в специализированное гнездо (к нему подведен волновод);
волновой генератор вырабатывает колебания до 50 кГц, которые специальным прибором преобразуются механические колебания, направляются к волноводу;
пневматический механизм прижимает волновод к заготовкам;
под воздействием смешанных волн связь молекул полимеров ослабляется;
волна ультразвуковая после соединения заготовок перестает вырабатываться генератором, но изделия некоторое время продолжают оставаться в сварочной зоне, происходит укрепление новых молекулярных связей.

Чаще всего соединение полимерных изделий осуществляется внахлест точечно или по всему периметру.

Преимущества сварки ультразвуком

Экологически безопасная процедура: дополнительные химические соединения отсутствуют, не происходит избыточное нагревание материалов, вредные газы в процессе сварки не выделяются.
Сварка полимеров по данной технологии отличается высоким качеством, надежностью. Неразрывные соединения имеют высокие прочностные характеристики. Не нарушая внешнего вида изделия можно достичь высокой герметичности соединения (сварной шов отсутствует).
Ультразвуковая сварка – это универсальный вариант, который предоставляет возможность соединять полимеры разной структуры.
Данная методика лучше всего подходит для автоматизированных производственных процессов, поэтому эффективно используется на многих сборочных цехах.

Вывод

Технология для сварки пластмассы предоставляет возможность выполнять качественные соединения конструкций из поликарбоната, полистирола, прочих ПВХ материалов.

Сергей Одинцов

electrod.biz