Materiaalit ja esivalmistelu
Hitsauslanka ja materiaalit ekstruusiohitsaukseen: PE, PP, PVC-U, PVDF ja ECTFE
Hitsauslangan on vastattava perusainetta, ja lämpötilan on noudatettava materiaalia. Näin vältät virheet, jotka ilmenevät vasta irtoavana hitsisaumana.
Langan on oltava samaa materiaalia kuin perusaine
Ekstruusiohitsauksessa perusaineeseen sulatetaan samaa materiaalityyppiä olevaa hitsauslankaa. PP-lankaa PP:hen, PE-lankaa PE:hen, PVDF-lankaa PVDF:ään – eikä mitään "sinnepäin olevia" materiaaleja. Toinen polymeeri muodostaa sauman, joka voi näyttää hyvältä, mutta ei sitoudu molekyylitasolla ja irtoaa kuormituksessa tai lämpötilavaihteluissa.
Eroja voi olla myös saman materiaalityypin sisällä: paineputkiin tarkoitetulla PE:llä ja muihin tarkoituksiin tarkoitetulla PE:llä voi olla eri lisäaineita ja sulamisominaisuuksia. Jos olet epävarma, käytä lankaa, joka on dokumentoitu juuri kyseiselle hitsattavalle kappaleelle.
Materiaalien käytännön erot
PP on jäykkää ja kemikaalinkestävää, ja sitä käytetään tankkeihin, säiliöihin ja poistokanaviin. PE on sitkeää ja iskunkestävää, ja sitä käytetään putkiin, kalvoihin ja vuorauksiin. PVDF kestää korkeampia lämpötiloja ja aggressiivisia aineita, mutta vaatii voimakkaamman esilämmityksen ja tarkemman lämpötilansäädön.
Ero tuntuu erityisesti esilämmityksessä: PVDF vaatii enemmän lämpöä tarttuakseen, kun taas PP ja PE ovat sallivampia, mutta vastavuoroisesti herkkiä ylikuumenemiselle, jolloin materiaali hajoaa ja menettää lujuutensa.
Tarkat lämpötilat löytyvät valmistajan taulukosta kyseiselle langalle ja perusaineelle. Käytä sitä – älä yleistä peukalosääntöä – kun liitos on dokumentoitava.
| Materiaali | Tiheys (g/cm³) | Tyypilliset käyttökohteet | Esilämmitys | Herkkyys |
|---|---|---|---|---|
| PE-HD | 0,95 | Putket, kalvot, vuoraukset, iskunkestävät kappaleet | Kohtalainen, tasainen | Kappaleen kosteus aiheuttaa huokosia |
| PP | 0,91 | Tankit, säiliöt, poistokanavat, kemikaalinkestävät kappaleet | Kohtalainen, tasainen | Ylikuumeneminen aiheuttaa hajoamista ja hajua |
| PVC-U | 1,40 | Viemärit, kemikaalilaitokset, kanavat | Matala ja erittäin tarkka | Suolahappoa (HCl) hitsauslämpötilassa – vaatii kohdeimun |
| PVDF | 1,78 | Aggressiiviset aineet ja korkeammat lämpötilat | Korkeampi ja erittäin tasainen | Vaatii tarkan lämpötilansäädön |
| ECTFE | 1,68 | Aggressiiviset aineet, korkea lämpötila | Korkea ja tasainen | Pienempi lanka- ja suutinvalikoima |
| ABS | 1,05 | Säiliöt, kanavat, työstettävät kappaleet | Matalasta kohtalaiseen | Kosteus aiheuttaa huokosia; herkkä hajoamaan liian korkeassa lämpötilassa |
| PTFE | 2,20 | Ei voida sulahitsata | Ei sovellu | Hajoaa ennen sulamista ja vapauttaa myrkyllisiä kaasuja |
Tiheydet ovat tyypillisiä teknisen kortin arvoja. Lämpötilat ja syöttönopeudet on aina tarkistettava valmistajan taulukosta langan ja perusaineen osalta.
Erityisolosuhteita vaativat materiaalit – tai materiaalit, joita ei voi hitsata
PE-HD ja PP ovat kaksi materiaalia, joille ekstruusiohitsaus on täysin tavanomainen menetelmä. Muita termomuovityyppejä voidaan myös hitsata, mutta jokaisella on omat edellytyksensä, jotka on selvitettävä ennen työn aloittamista.
PVC-U:ta voidaan ekstruusiohitsata, mutta se vaatii PVC:lle suunnitellun laitteiston ja lämpötilansäädön sekä tehokkaan kohdeimun työkohteessa, koska hitsauslämpötilassa vapautuu suolahappoa (HCl). PVC-U:n kuumatyökaluhitsaus on kuvattu standardissa DVS 2207-12.
PVDF ja ECTFE vaativat korkeamman sulatus- ja esilämmityslämpötilan, ja lanka- ja suutinvalikoima on pienempi kuin PE:lle ja PP:lle. ABS on herkkä kosteudelle, ja se on hitsattava lämpötila-alueen alalaidassa, jotta se ei hajoa.
PTFE:tä ei voi sulahitsata eikä siten myöskään ekstruusiohitsata: materiaali hajoaa ennen sulamista ja vapauttaa myrkyllisiä kaasuja. Jos kappaleen on kestettävä kemikaaleja korkeissa lämpötiloissa, PFA tai ECTFE ovat hitsattavia vaihtoehtoja – PFA vaatii kuitenkin laitteiston, jolla saavutetaan korkeat lämpötilat.
Standardiviitteet: PE:n ja PP:n kuumatyökaluhitsaus on kuvattu standardeissa DVS 2207-1 ja DVS 2207-11, kuumakaasuhitsaus standardissa DVS 2207-3 ja ekstruusiohitsaus standardissa DVS 2207-4. Hitsauksen langanmenekki voidaan laskea hitsauslankalaskurilla.
Langan halkaisija ja suutin
Pienet ekstruuderit käyttävät tyypillisesti 3 ja 4 mm lankaa, suuremmat 4 ja 5 mm lankaa. Paksumpi lanka antaa suuremman hitsaustuoton, mutta vaatii enemmän lämpöä ja suuttimen, joka pystyy syöttämään sitä. Jos vaihdat halkaisijaa, myös syöttöpyörä ja suutin on vaihdettava.
Lanka on säilytettävä puhtaana ja kuivana. Langassa oleva pöly ja kosteus päätyvät sulaan ja aiheuttavat huokosia – tämä on yleinen syy siihen, että saumat näyttävät hyvältä, mutta eivät kestä.
Tyypilliset virheet ja niiden välttäminen
Irtoava sauma: väärä materiaali, kosteus tai oksidikerros. Huokoset: kosteus, liian korkea lämpötila tai epäpuhtaudet. Hauras murtuma: ylikuumeneminen tai väärä lanka. Kylmäreunat: liian kapea esilämmityssuutin tai liian nopea syöttöliike.
Puhdista kappale, pyyhi se kuivaksi, käytä tuoretta ja kuivaa lankaa ja tee koehitsaus samaa materiaalia olevalle palalle ennen varsinaisen liitoksen hitsausta. Katso myös ekstruusiohitsaus käytännössä.