4.7 Зварювання пластмас

Процес зварювання термопластів| полягає в утворенні з’єднань|сполучень| за рахунок контакту активованих нагрівом поверхонь, що сполучаються|з'єднують|.

Послідовність операцій може бути різною: у одних випадках спочатку матеріали приводять в щільний контакт, а потім поверхні, що сполучаються, нагрівають; у інших – навпаки, поверхні, що спочатку сполучаються, піддають нагріву, а потім забезпечують їх контакт один з одним; у третіх – контакт поверхонь, що сполучаються, і нагріваючи їх здійснюють одночасно.

Введення|вступ| енергії, необхідної для активації поверхонь, які з’єднують, і додаток|застосування| тиску|тиснення|, необхідного для досягнення між ними контакту, можливо за допомогою одних і тих же інструментів або різних. Незалежно від цього при зварці|зварюванні| термопластів|, тих же, як і при зварці|зварюванні| металів, в зварювальній зоні протікають такі|слідуючі| процеси: роздведення і перетворення енергії, що забезпечує активацію зварюваних поверхонь; взаємодія активованих зварюваних поверхонь при контакті їх один з|із| одним; формування структури матеріалу в зоні контакту.

Активація зварюваних поверхонь може досягатися за рахунок контакту їх з теплоносіями – нагрітими інструментами, газами або присадними матеріалами, а також за рахунок поглинання і перетворення енергії високочастотних електричних коливань, механічної енергії тертя, променистої енергії або енергії високочастотних механічних коливань.

Активація полягає в нагріві зварюваних поверхонь і виявляється в підвищенні енергії теплового руху макромолекул: поблизу температури склування (у разі|в разі| скловидних| полімерів) виникає можливість|спроможність| руху окремих сегментів макромолекул; при температурах, близьких до температур текучості, макромолекули шляхом послідовного переміщення сегментів можуть переміщатися щодо|відносно| один одного.

Наступна стадія процесу зварки – взаємодія активованих зварюваних поверхонь при контакті одна з одною. Ця стадія найбільш відповідальна за властивості зварного з’єднання, що утворилося, оскільки тільки при реалізації в зоні контакту взаємодії між макромолекулами полімеру, характерного для початкового матеріалу, є можливим отримання з’єднання, близького до нього по властивостях.

Суть процесів зварки полягає в зближенні макромолекул поверхонь, що сполучаються, на такі відстані, щоб між ними з’явилися сили міжмолекулярної взаємодії.

Стосовно явищ, що протікають при контакті активованих зварюваних поверхонь і передуючих прояву|вияву| цих сил, існує ряд|лава| уявлень|вистав|. Найбільше визнання|зізнання| отримали|одержували| уявлення|вистави|, засновані на дифузній теорії адгезії і аутогезії| полімерів, розробленою С.С. Воющким. Відповідно до цих уявлень|вистав| в основі процесів зварювання термопластів| лежить явище дифузії макромолекул полімеру і їх сегментів через кордон розділу поверхонь, що сполучаються|з'єднують|. Дифузія макромолекул в цілому|загалом| особливо легко може відбуватися|походити| в тому випадку, якщо|у тому випадку , якщо| контакт шарів полімеру здійснюється при температурах вище за температуру, текучість (cold flow).

Прийнято вважати, що чинники, сприяючі дифузії (підвищення температури і тривалість зварки, введення пластифікаторів і ін.) збільшують міцність зварних з’єднань, і, навпаки, чинники, що уповільнюють дифузію, погіршують зварюваність (bondability).

Зварювання термопластів| при температурах вище за температуру їх текучості відбувається|походить| швидко, тривалість процесу у ряді випадків обчислюється секундами (особливо при ультразвуковому і високочастотному зварюванні).