Технологические особенности ультразвуковой сварки композиционных материалов на полимерной основе

Определена принципиальная возможность соединения композиционных материалов на полимерной основе с помощью ультразвуковой сварки. Опробована ультразвуковая сварка конструкций, состоящих из нескольких слоев полимерных композиционных материалов. При этом максимальное число слоев, которое можно соединять при одноразовом пропускании звукового импульса, достигает 4–6. Предложено при ультразвуковой сварке слоистых однонаправленных композиционных материалов использовать промежуточную прокладку из одноименного полимера, выполненную в виде мелкоячеистой сетки. Это позволит увеличить долю связующего на свариваемых поверхностях и искусственно создать в зоне сварки концентраторы напряжений для сдвижения максимальных температур к границе свариваемых поверхностей. Благодаря ультразвуковой сварке можно соединять композиционные материалы различной толщины. Наилучшей является толщина 1–2 мм, так как при сварке более тонких материалов происходит значительный теплоотвод в материал волновода-инструмента или опоры. При сварке композитов с толщиной более 2,5 мм происходит значительное рассеивание и затухание энергии ультразвуковой сварки в свариваемом материале. Разработаны технологические способы, обеспечивающие сохранение или восстановление исходной ориентационной направленности полимерного связующего, входящего в композит.

Литература

[1] Волков С.С. Сварка и склеивание полимерных материалов. Москва, Химия, 2001. 376 с.

[2] Кадыкова Ю.А., Артеменко С.Е., Васильева О.Г., Леонтьев А.Н. Физико-химическое взаимодействие в полимерных композиционных материалах на основе углеродных, стеклянных и базальтовых волокон. Химические волокна, 2003, № 6, с. 39–40.

[3] Карабутов А.А., Кобелева Л.И., Подымова Н.Б., Чернышова Т.А. Измерение упругих модулей композиционных материалов, упрочненных частицами, лазерным методом. Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2009, т. 75, № 3, с. 27–33.

[4] Перов Б.В., Гуняев Г.М., Румянцев А.Ф., Строганов Г.Б. Применение высокомодульных полимерных композиционных материалов в изделиях авиационной техники. Авиационная промышленность, 2002, № 8, с. 28–31.

[5] Новые высокопроизводительные технологии сварки фирмы «Фрониус»: Зарубежный опыт. Автоматическая сварка. 2004, № 7, с. 39–46.

[6] Неровный В.М., ред. Теория сварочных процессов. Москва, МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2007. 752 с.

[7] Sannikov D.V., Volkov S.S. Ultrasound cutting of polymer materials. Welding International, 2002, № 16(3), pp. 237–239.

[8] Khryakova E.S., Volkov S.S. Increasing the parameters of the quality of butt welded joints in polyamides. Welding International, 2001, № 14(9), pp. 749–752.

[9] Tetslav O.V., Volkov S.S. Examination of the process of heat generation in ultrasound welding Dacron cloth. Welding International, 2001, № 14(3), pp. 219–221.

[10] Fomenko A.F., Volkov S.S. Ultrasound welding of polymer multilayered film materials. Welding International, 2001, № 15(7), pp. 583–584.