Питання – 6. Характеристика способів зварювання матеріалів

Питання – 5. Фізична суть процесу зварювання матеріалів.

Зварювання термопластичних матеріалів.

Технологія зварювання появилась внаслідок труднощів, які виникли в процесі застосування ниткового з’єднання для синтетичних матеріалів з змістом термопластичних волокон.

Для виготовлення плащів, накидок широко використовують плівкові матеріали з пластифікованого полівінілхлориду, поліетилену, поліаміду. Вони водостійкі, еластичні, м'які і дешеві. Для спецодягу, курток і пальта застосовують матеріали з покриттям. Як основа такі матеріали можуть мати тканини з бавовняних і штучних волокон, а також трикотажні полотна. При ниткових з'єднаннях цих матеріалів знижується їх міцність по лінії шва і виріб стає водопроникним. Тому з'єднання деталей виробів з перерахованих матеріалів здійснюють зварюванням. Окрім цього зварюванням з'єднують деталі виробів з тканин і трикотажних полотен, що містять натуральні і віскозні волокна в суміші з термопластичними.

Зварювання – процес взаємного з’єднання двох або декількох деталей з термопластичних матеріалів під дією тепла і тиску або без тиску (в залежності від способу зварювання).

Зварні з'єднання двох або декількох деталей виконують дією тепла і тиску, внаслідок чого виходить розплав зварюваних матеріалів в місці їх з'єднання. Після відведення тепла і зменшення тиску розплав твердне і утворюється нероз'ємне з'єднання. При зварюванні деталей можна отримати шви типу зшивного, накладного, крайового і оздоблювального. Ширина лінії зварювання може змінюватися від 3 до 10 мм.

Зварювальний шов створюється без якої-небудь сторонньої речовини. Цим зварювання відрізняється від склеювання деталей. Не дивлячись на те, що зварювання знаходить широке використання в різних галузях промисловості, природа явищ, які здійснюються при цьому процесі, повністю ще не розкрита.

В теперішній час існує декілька теорій, які пояснюють процес зварювання. Найбільш поширена – дифузійна теорія.

Згідно цій теорії фізико-механічною основою зварювання є здатність синтетичних волокон до аутогезії (самозлипаня) в в’язкотекучому стані.

В результаті розігріву термопластичні полімери, такі як поліетилен, поліпропілен, полівінілхлорид, поліамід, поліакрілат та інші, здатні з’єднуватись. Молекули полімерів в в’язкотекучому стані отримують здатність вільно переміщатися в пограничному прошарку і проникати в такий же пластичний матеріал.

Існує багато різних способів зварювання термопластичних матеріалів. З усіх способів зварювання в швейній промисловості знаходять використання три:

1) термоконтактний;

2) високочастотний;

3) ультразвуковий.

Термоконтактний – його суть полягає втому, що нагрівання матеріалу здійснюється спеціальним інструментом, при його контакті з матеріалом.

Найбільше розповсюдження в швейній промисловості отримала термоконтактна зварка за допомогою електронагріву методом послідовної обробки.

Нагрівальні елементи можуть бути в вигляді:

1) паяльника клиновидної форми;

2) роликів;

3) стрічки.

При термоконтактному зварюванні подається струмобезпечна напруга (до 12 В), яка відповідає зміні температури від 0 до 800⁰С.

Зварювання може здійснюватись ручним або механізованим способом.

Але при ручному способі не забезпечуються точні технологічні режими зварювання. Тому в основному використовується механізований спосіб зварювання.

Для механізованого способу використовують машини послідовної дії, які працюють за принципом універсальних швейних машин. На цих машинах можна обробляти деталі по любому криволінійному контуру.

Найкращі результати дає термоконтактне зварювання при з’єднанні тонких плівок товщиною 0,1-0,2 мм (при односторонньому нагріві) і 0,3-0,5 мм (при двосторонньому нагріві).

Для зварювання поліетиленової плівки товщиною 0,025-0,1 мм використовується машина МСПП-1.

Машина працює за принципом універсальної машини 1022 кл.

Замість голки встановлений верхній ролик, замість двигуна тканини – нижній ролик, на які подається необхідна температура.

В цьому випадку переміщається плівка.

Спосіб з’єднання деталей – послідовний.

В теперішній час “широке використання отримали машини фірми “Пфафф” для термічного зварювання плівкових матеріалів і матеріалів з покриттями.

Машина 8197 “Пфафф” – призначається для зварювання поліамідних, полівінілхлоридних і поліетиленових матеріалів товщини 0,015-0,150 мм.

Ця машина забезпечує нагрівання зовнішньої сторони.

Машина 8300 кл. “Пфафф” призначається для зварювання більш товстих плівок товщиною 0,25-1,0 мм.

На ній можна зварювати плівкові матеріали на тканій основі.

Швидкість машини – 2-15 м/хв.

Елемент нагрівання клиновидної форми забезпечує нагрівання поверхні.

Під час руху матеріал (3) сповзає з нагрівача (1) і попадає під ролики пресу(2), які здійснюють зварювання матеріалів, що обробляються (рис. 1).

1 – елемент нагрівання 2 – ролики 3 – плівка

Рис. 1. Схема зварювання матеріалів термоконтактним способом

Переваги цього способу:

1) простота електросхеми;

2) використання струмів промислової частоти;

3) використовують для різних полімерних матеріалів.

Недоліки:

1) велика витрата електроенергії;

2) розплавлення поверхні розплавленим полімером, тому необхідно використовувати прокладки;

3) цей метод не слід використовувати для тканин і трикотажних полотен.

Область використання – при виготовленні спецодягу, для зварювання тонких плівок і текстильних матеріалів з плівковими покриттями.

Високочастотний – цей спосіб зварювання оснований на здатності полімерів розігріватися в полі високої частоти.

При високочастотній зварці матеріал розміщують між двома пластинами (електродами) до яких подається перемінний струм високої частоти.

Зварювання полімерних матеріалів в електричному полі високої частоти основана на перетворенні електричної енергії в теплову безпосередньо всередині зварюваних матеріалів. Зварювання відбувається за рахунок тепла і тиску, які передають електрод. Зварювання здійснюється під тиском і при такій кількості тепла, яке достатнє для переходу полімеру в вязкотекучий стан.

Проста конструкція установки для нагріву струмом високої частоти нагадує звичайний конденсатор, роль пластин котрого виконують електроди установки, а виріб, що нагрівається – діелектрик конденсатора (рис. 2).

1 – зона нагрівання 2 – електроди; 3 – плівка

Рис. 2. Схема зварювання матеріалів високочастотним способом

Зварювання струмом високої частоти використовується для тканин, які мають суміш поліефірних (лавсанових і поліакрилонітрильних) волокон з натуральними.

Цей метод використовується для зварювання плівок ПВХ і поліамідних.

Існує два способи високоякісного зварювання: паралельний і послідовний.

Найбільший інтерес для швейної промисловості як найбільш продуктивний представляє паралельний спосіб. Виконується він на пресах.

В процесі високочастотної зварки використовують змінні електроди, за допомогою яких створюються зварювальні шви заданої конфігурації і розмірів.

Високочастотний спосіб зварювання забезпечує герметичність і високу міцність зварювального з’єднання, легко автоматизується.

Високочастотний спосіб зварки можна використовувати при виготовленні петель, рельєфних оздоблювальних швів в одязі з штучної шкіри, комірів, манжет, кишень чоловічих сорочок з синтетичних тканин.

Переваги:

1. Тепло виділяється тільки в зоні шва, що сприяє високій швидкості зварювання.

2. Зварювати можна різні термопластичні матеріали.

3. Економічність і простота.

4. Можливість механізації і автоматизації.

Недоліки:

1. складність обслуговування генераторних установок;

2. висока вартість обладнання;

3. не всі термопластичні матеріали зварюються цим методом (поліетилен, поліпропілен, полістирол).

Високоякісне зварювання використовується для прикріплення емблем і аплікацій до деталей побутового і спеціального одягу на обладнанні УЗП-2500, УЗП-6000В(НРБ).

Ультразвуковий спосіб зварювання використовується для з’єднання текстильних матеріалів з всіх видів термопластичних волокон. Цей вид зварювання використовується для з’єднання деталей одягу з тканин і трикотажних полотен, основних підкладочних матеріалів, для виготовлення петель, закріпок.

За допомогою ультразвуку можна з’єднувати натуральні тканини з синтетичними, змішані тканини з вмістом синтетичних волокон не менше 65%, а також штучної шкіри і плівки.

Тиск здійснюється зі сторони електроду або зі сторони опори.

Живлення вібраторів здійснюється від генераторів ультразвукової частоти 20-30 кГц з потребляємою потужністю 0,5-10 кВт. Електроди можуть бути різними для точкової зварки і для зварювання швів по контуру.

Розрізняють обладнання для послідовного виконання швів з роликовими або ножовими електродами. Для паралельної зварки використовують зварювальні апарати-преси.

Апарати для послідовного зварювання виконують за принципом швейних машин. Мінським СКБ легкої промисловості була розроблена машина для зварювання поліетиленових плівок ультразвуковим способом (УСМ-1).

В 1977 році освоєно серійне виробництво машини БШМ – безниткова швейна машина, для зварювання тканин з синтетичними термопластичними волокнами. Замість голки – електрод. Машина призначається для зварювання пунктирним швом деталей одягу з поліамідних і поліефірних матеріалів. Продуктивність машини – 2000 зварювальних стібків в хвилину. Довжина стібка до 4 мм.

По паралельному методу зварювання використовується обладнання фірми “Джукі” (Японія) YUS-1, YUS-5, призначений для обробки зварювальних петель на тканинах і трикотажі з синтетичних і змішаних волокон. На установці YUS-1 обробляється одна петля, а на установці YUS-5 – п'ять петель одночасно. Машина дозволяє продуктивність праці в 4 рази в порівнянні з петельними нитковими напівавтоматами.

SL-22 фірма “Омега” (Великобританія) – для з’єднання синтетичних тканин і трикотажних полотен.

Серія – 72 фірма “Рисс” (США) – для виготовлення петель з прорубанням, закріпок, коротких швів.

Дата добавления: 2014-01-04