Особенности теплообразования при ультразвуковой сварке жестких пластмасс

Рассмотрены особенности ультразвуковой сварки (УЗС) изделий из жестких пластмасс. Представлены результаты их свариваемости ультразвуком. Описана сущность технологического процесса контактной и передаточной сварки пластмасс. УЗС осуществляется за счет тепла без разогрева всей толщины материала, что позволяет получать сварные соединения большой толщины. Приведены термические циклы УЗС полистирола, а также механизм образования сварного соединения при УЗС пластмасс. Показано, что выделение тепла на обрабатываемых поверхностях происходит в результате внутреннего трения. Для повышения концентрации энергии на стыкуемых поверхностях выбрана V-образная форма разделки кромок. Проведен анализ теплового режима УЗС жестких полимеров и кинетики образования сварного соединения. Установлено, что V-образная разделка кромок деталей приводит к преимущественному теплообразованию на границе раздела, вызываемому повышением уровня динамических напряжений, что способствует ускорению процесса УЗС. Разделка кромок повышает прочность создаваемого соединения, улучшает его внешний вид и сокращает время УЗС. Выведено уравнение, позволяющее рассчитывать время плавления V-образного выступа, с помощью которого установлено, что максимальное выделение ультразвуковой энергии соответствует резонансному режиму работы сварочного узла.

Литература

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

[2] Волков С.С. Влияние разделки кромок на свариваемость пластмасс при ультразвуковой сварке. Сварочное производство, 2013, № 4, с. 24–27.

[3] Волков С.С. Ультразвуковая стыковая сварка жестких пластмасс. Сварочное производство, 2011, № 9, с. 10–14.

[4] Volkov S.S. Ultrasound welding of cylindrical components made of polyamide 610. Welding International, 2012, № 26(1), pp. 54–57.

[5] Volkov S.S. Technology for ultrasound welding multielement components produced from rigid plastics. Welding International, 2004, № 18(3), pp. 242–245.

[6] Кархин В.А. Тепловые процессы при сварке. Санкт-Петербург, Изд-во Политехнического университета, 2013, 646 с.

[7] Volkov S.S. Ultrasound welding of brush elements. Welding International, 2012, № 26(10), pp. 796–799.

[8] Гладков Э.А. Управление процессами и оборудованием при сварке. Москва, Академия, 2006. 432 с.

[9] Маслов Б.Г., Выборнов А.П. Производство сварных конструкций. Москва, Академия, 2015. 288 с.

[10] Коновалов В.А., Неровный В.М., Куркин А.С., Макаров Э.Л., Якушин Б.Ф. Теория сварочных процессов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 752 с.