Сварка любых материалов – это метод неразъемного соединения элементов конструкции. Сварка пластмасс не является исключением, но в отличие от привычной и знакомой электро- или газосварки металлов, имеет свои особенности.

При сварке полимеров различают множество способов, но все их можно условно разделить на две основные группы: соединение деталей с помощью нагрева их поверхностей до вязкотекучего состояния. При работе с полимерами такой тип соединения предпочтительнее химического или механического методов только в том случае, если происходит сварка пластмасс с одинаковым химическим составом. Кроме этого, по своим свойствам при нагревании полимеры делятся на термопласты и реактопласты. Термопласты при нагреве до вязкотекучего состояния и последующем остывании не теряют своих эксплуатационных свойств. Реактопласты, на стадии производства изделия, под воздействием высоких температур претерпевают необратимые химические изменения, теряют способность переходить в вязкотекучее состояние и не могут свариваться методом нагревания.

Также используют соединение с помощью растворителей без использования нагрева или с нагревом ниже температуры вязкотекучести.

Сварка с нагревом, является самым распатроненным и востребованным. В зависимости от вида потребляемой энергии, способа ее преобразования и ввода в контактную зону, различают следующие виды сварок пластмасс:

  • Нагретым инструментом;
  • Нагретым газом;
  • Расплавленной присадкой, сварочным прутком;
  • Световым (СВД), инфракрасным (ИК) или лазерным излучением;
  • Ультразвуком (УЗС);
  • Трением;
  • Токами высокой частоты (ТВЧ).

Сварка нагретым инструментом или термоконтатная сварка является самый простой способ соединения. Приобрела широкое распространение благодаря простоте технологии и дешевизне инструментов и оборудования. Применяется при изготовлении различных емкостей, сборке конструкций и для сварки труб. Как правило, с помощью прямого контакта разогретого инструмента со свариваемыми поверхностями пластмассы доводя их до вязкотекучего состояния. Далее, элементы под давлением прижимаются друг к другу и охлаждаются в таком состоянии.

При сварке нагретым газом в качестве теплоносителя используют разогретый до определенный температуры воздух, углекислый газ, аргон или энергию, выделяемую при сгорании определенных газов. Вид носителя выбирается исходя из химических свойств свариваемых элементов. В процессе сварки элементы могут соединяться напрямую, как и при термоконтактном методе, или с помощью присадочных материалов – сварочных прутков.

При сварке расплавленной присадкой для соединения элементов используется непосредственно энергия подаваемого в зону сварки расплавленного сварочного прутка. В качестве сварочных аппаратов используются экструдеры или пистолеты с нагревателем, через которые непрерывно подается присадочный материал.

При сварке экструдером нагревание соединяемых элементов до вязкотекучего состояния осуществляется, как с помощью расплавленной присадки, так и контактом с разогретыми деталями аппарата. Такую схему сварки также называют контактно-экструзионной.

При бесконтактном методе сварки прикатка расплавленного присадочного материала осуществляется с помощью специальных роликов.

Методы сварки пластмасс при помощи инфракрасного излучения (ИК), света видимого диапазона (СВД) и лазером основан на способности пластмасс нагреваться за счет поглощения лучистой энергии. При переходе облучаемых поверхностей в вязкотекучее состояние и элементы свариваются с приложением к ним давления. При данном способе соединения отсутствие непосредственного контакта нагревательного инструмента с нагреваемыми поверхностями, что исключает прилипание расплава к нагревателю.

При ультразвуковой сварке (УЗС) электрические колебания ультразвуковой частоты, преобразовываются в механические колебания сварочного инструмента и нагрев контактирующих поверхностей. Сварка пластмасс с помощью ультразвука возможна без проплавления всего объема материала. УЗС позволяете сваривать однородные и разнородные материалы различной толщины без специальной подготовки поверхности.

Сварка трением основана на нагреве контактирующих поверхностей термопластов в результате превращения механической энергии трения в тепловую. Низкая теплопроводность пластиков локализует и сохраняет тепло в зоне трения, где и образуется сварной шов. Существуют три основных схемы сварки при помощи трения: вращением, вибротрением и промежуточная вращательно-вибрационная.

Сварка токами высокой частоты основана на нагреве в результате преобразования электрической энергии в тепловую непосредственно внутри самого материала.

В пластмассах, несмотря на довольно высокие диэлектрические свойствами, элементарные заряды при внесении в высокочастотное поле несколько смещаются. На смещение заряженных частиц затрачивается работа, которая и превращается в тепло. Каждое изменение направления электрического поля влечет за собой выделение некоторого количества тепла, чем выше частота изменения, тем больше тепла выделяется.

Выбор способа сварки зависит от материала, назначения конструкции и требований к ее эксплуатационным качествам.