Влияние концентрации тепловой энергии на прочность поверхностей при ультразвуковой сварке пластмасс

Приведены результаты исследования, позволившие провести оптимизацию разделок стыкуемых кромок в зависимости от технических и эстетических требований к готовой продукции. Для повышения концентрации энергии на свариваемых поверхностях выбрана V-образная форма разделки кромок. Выполнен анализ теплового режима сварки полимеров и кинетики образования сварного соединения. Установлено, что оптимальное значение угла V-образного клина, при котором достигаются максимальная прочность и герметичность соединения, составляет примерно 45°. При сварке деталей из жестких пластмасс их необходимо рассматривать как отдельное звено единой акустической системы преобразователь–волновод–свариваемые детали–опора. Описан механизм образования соединения при ультразвуковой сварке пластмасс. Показано, что выделение тепла на свариваемых поверхностях происходит за счет внутреннего трения. Выявлено, что V-образная разделка кромок деталей приводит к преимущественному теплообразованию на границе раздела, вызываемому повышением уровня динамических напряжений, что способствует ускорению процесса ультразвуковой сварки пластмасс. Разделка кромок увеличивает прочность создаваемого соединения, улучшает его внешний вид и сокращает время ультразвуковой сварки.

Литература

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

[2] Волков С.С. Технология ультразвуковой сварки многоэлементных изделий из жестких пластмасс. Сварочное производство, 2003, № 10, с. 35–39.

[3] Волков С.С. Распределение мощности в ультразвуковой сварочной системе при сварке полимерных пленок. Сварочное производство, 2012, № 10, с. 42–46.

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

[5] Волков С.С., Неровный В.М., Малолетков А.В. Технологические особенности ультразвуковой сварки жестких пластмасс в вакууме. Сварка и диагностика, 2015, № 6, с. 29–32.

[6] Volkov S.S. Technology for ultrasonic welding multi-element components produced from rigid plastics. Welding International, 2004, no. 18(3), pp. 242–245.

[7] Volkov S.S. Main methods and technological features of welding dissimilar plastics. Welding International, 2008, no. 22(3), pp. 193–197.

[8] Volkov S.S. Effect of fillers and dyes on weldability and service properties of ultrasound-welded joints in plastics. Welding International, 2010, no. 24(9), pp. 734–737.

[9] Volkov S.S. Ultrasound welding of brush elements. Welding International, 2012, vol. 26(10), pp. 796–799.

[10] Volkov S.S. Ultrasonic butt welding of rigid plastics. Welding International, 2013, vol. 27(3), pp. 63–66.