Матеріали та підготовка
Зварювальний пруток та матеріали для екструзії: PE, PP, PVC-U, PVDF та ECTFE
Пруток повинен відповідати зварюваній деталі, а температура — матеріалу. Як уникнути помилок, що призводять до відшарування шва.
Пруток має бути з того ж матеріалу, що й зварювана деталь
Під час екструзійного зварювання пруток із того ж типу матеріалу розплавляється та зварюється з деталлю. PP-пруток для PP, PE-пруток для PE, PVDF-пруток для PVDF — і нічого «схожого». Інший полімер утворює шов, який може виглядати якісно, але не з'єднується на молекулярному рівні та відшаровується при навантаженні або коливаннях температури.
Навіть у межах одного типу матеріалу можуть бути відмінності: PE для напірних труб і PE для інших цілей можуть мати різні добавки та властивості плавлення. Якщо ви маєте сумніви, використовуйте пруток, який задокументовано підходить саме для цієї деталі.
Практичні відмінності матеріалів
PP — жорсткий і хімічно стійкий матеріал, який використовується для резервуарів, ємностей та витяжних систем. PE — в'язкий та міцний при ударі, використовується для труб, плівок і футеровки. PVDF витримує вищі температури та агресивні середовища, але вимагає вищого попереднього підігріву й точнішого контролю температури.
Різниця особливо відчутна під час попереднього підігріву: для з'єднання PVDF потрібно підвести більше тепла, тоді як PP і PE більш «вибачливі», проте чутливі до перегріву, за якого матеріал деградує та втрачає міцність.
Точні температури вказані в таблиці виробника для конкретного прутка та конкретної деталі. Використовуйте її, а не загальні правила, якщо з'єднання потребує документального підтвердження.
| Матеріал | Густина (g/cm³) | Типове застосування | Попередній підігрів | Чутливість |
|---|---|---|---|---|
| PE-HD | 0,95 | Труби, плівка, футеровка, ударостійкі деталі | Помірний, рівномірний | Волога в деталі спричиняє пори |
| PP | 0,91 | Резервуари, ємності, витяжки, хімічно стійкі деталі | Помірний, рівномірний | Перегрів викликає деструкцію та неприємний запах |
| PVC-U | 1,40 | Каналізація, хімічні установки, повітроводи | Низький і дуже точний | Соляна кислота (HCl) при температурі зварювання — потрібна витяжка |
| PVDF | 1,78 | Агресивні середовища та вищі температури | Вищий і дуже рівномірний | Вимагає точного контролю температури |
| ECTFE | 1,68 | Агресивні середовища, висока температура | Високий і рівномірний | Менший вибір прутків та насадок |
| ABS | 1,05 | Ємності, канали, деталі, що підлягають механічній обробці | Від низького до помірного | Волога викликає пори; легка деструкція при занадто високій температурі |
| PTFE | 2,20 | Не підлягає зварюванню плавленням | Не застосовується | Руйнується до плавлення та виділяє отруйні гази |
Значення густини є типовими даними з паспорта матеріалу. Температури та швидкість подачі завжди слід брати з таблиці виробника для прутка та деталі.
Матеріали, які вимагають особливих умов — або не підлягають зварюванню
PE-HD та PP — це два матеріали, для яких екструзійне зварювання є стандартним методом. Інші типи термопластів також можна зварювати, але кожен із них має специфічні вимоги, які необхідно уточнити до початку робіт.
PVC-U можна зварювати екструзійним методом, але потрібні обладнання та система контролю температури, розраховані на PVC, а також ефективне витягування на робочому місці, оскільки при температурі зварювання виділяється соляна кислота (HCl). Зварювання PVC-U нагрітим інструментом описане в DVS 2207-12.
PVDF та ECTFE вимагають вищої температури плавлення та попереднього підігріву, а вибір прутків і насадок для них менший, ніж для PE та PP. ABS чутливий до вологи, і його слід зварювати в нижньому діапазоні температур, щоб уникнути деструкції.
PTFE не підлягає зварюванню плавленням, а отже, і екструзійному зварюванню: матеріал руйнується до плавлення з виділенням отруйних газів. Якщо деталь має протистояти впливу хімікатів при високій температурі, придатними для зварювання альтернативами є PFA або ECTFE (проте PFA вимагає обладнання, здатного досягати високих температур).
Посилання на стандарти: зварювання PE та PP нагрітим інструментом описане в DVS 2207-1 та DVS 2207-11, зварювання гарячим газом — у DVS 2207-3, а екструзійне зварювання — у DVS 2207-4. Витрату зварювального прутка можна розрахувати в калькуляторі зварювального прутка.
Діаметр прутка та насадка
Малі екструдери зазвичай працюють із прутком 3 та 4 mm, більші — із 4 та 5 mm. Товщий пруток забезпечує вищу продуктивність, але вимагає більше тепла та відповідної насадки. При зміні діаметра необхідно також замінити подавальний ролик і насадку.
Пруток слід зберігати в чистому та сухому місці. Пил і волога на прутку потрапляють у розплав та утворюють пори — це часта причина виникнення швів, які виглядають якісними, але не мають належної міцності.
Типові помилки та як їх уникнути
Відшарування шва: неправильний матеріал, волога або оксидний шар. Пори: волога, занадто висока температура або частки забруднень. Крихкий злам: перегрів або неправильно підібраний пруток. Недогріті краї: занадто вузька насадка попереднього підігріву або занадто швидке ведення екструдера.
Очистьте деталь, протріть її, використовуйте чистий і сухий пруток та зробіть пробний шов на зразку того ж матеріалу перед виконанням чистового з'єднання. Див. також екструзійне зварювання на практиці.