Деякі пластмаси (поліаміди) чутливі до кисню. Останній знижує міцність і пластичність зварних швів, тому зварювання в цьому випадку виконують інертним газом. Поліетилен також рекомендується нагрівати азотом або вуглекислим газом. Однак він добре зварюється і при використанні пальників з газовим полум'ям. Нагрітими газами найчастіше зварюють винипласт, полістирол і деякі інші пластмаси.
Найбільш широко зварювання нагрітим повітрям використовують при виготовленні зварних конструкцій з вініпласту. Міцність зварних з'єднань в значній мірі залежить від технологічного режиму зварювання (температури і кількості повітря, що подається, діаметра сопла пальника і зварювального дроту, товщини зварюваного матеріалу і т. Д.).
Вініпласт не має певної точки плавлення. При температурі вище 80 ° С (353 К) він розм'якшується, при 180 ° С (453 К) починає текти, в інтервалі 200- 220 ° С (473-493 К) переходить у в'язкотекучий стан, а якщо докласти при цьому тиск - зварюється .
Вплив температури повітря на швидкість зварювання і міцність зварного з'єднання вініпласту
Температура повітря ° С (К)
Температура зварювання лежить поблизу критичної точки, при якій матеріал починає розкладатися.
Щоб, оптимальна температура гарячого повітря в місці зварювання становила 200-220 ° С (473-493 К), повітря в пальнику слід нагрівати до 230-270 ° С (503- 543 К).
У табл. 26 наведені дані про вплив температури повітря, що нагрівається на швидкість зварювання і міцність шва. З підвищенням температури повітря швидкість зварювання збільшується, а зварений шов стає більш міцним. Якщо температура повітря під час зварювання перевищує 270 ° С (543 К), матеріал буде розкладатися; при температурі нижче 230 ° С (503 К) не забезпечується достатня міцність з'єднання.
Змінний наконечник вибирають в залежності від товщини листів, діаметра прутка і форми оброблення крайок. Наконечники з діаметром отвору 1,5-2 мм застосовують для зварювання листів незначної товщини (3-5) мм, з діаметром 3,5-4 мм - для зварювання листів товщиною 16-20. мм. Діаметр отвору наконечника пальника повинен бути дорівнює діаметру зварювального дроту. Якщо діаметр отвору не відповідає діаметру прутка, рівномірно прогріти пруток стає досить важко, а значить і міцність шва буде знижена.
Швидкість розігріву зварювального дроту і кромок листа повітрям залежить від профілю шва. Наприклад, дляV- і Х-подібних швів теплові втрати при зварюванні менше, ніж при кутових і внахлестку. Тому при однаковій товщині листа слід застосовувати відповідно наконечники менших або великих діаметрів.
Перш ніж включити зварювальну пальник, пускають газ-теплоносій, кількість якого регулюють кранами загальної мережі і на пальнику. Потім його підпалюють (якщо застосовується газовий пальник) або включають електричний струм (в разі електричної пальники). Така послідовність обов'язкова, інакше можна пропалити мідний змійовик у газового пальника або розплавити нагрівальну спіраль у електричної.
Температуру повітря можна контролювати таким чином. Наконечник пальника встановити на відстані 5 мм від кульки ртутного термометра. Якщо через 10- 15 з термометр покаже необхідну температуру, приступити до зварювання. Якщо температура зварювання призначена правильно, то через 2-3 с після наближення пальника на вініпластом з'явиться матове пляма.
Якість шва залежить від швидкості укладання зварювального дроту, кута нахилу його при подачі в шов, величини зусилля при вдавливании розм'якшеного прутка, відстані від наконечника до зварюваної поверхні, положення і напрямки пальника при зварюванні. Щоб матеріал не перегрівався, прагнуть розм'якшити тільки кромки і пруток, для чого до останнього прикладають деякий тиск, що створюється рукою.
Середня швидкість укладання зварювального дроту діаметром 3 мм при електричної пальнику повинна становити 12-15 м / ч. При меншій швидкості час нагрівання збільшується, внаслідок чого пруток і зварюваний матеріал можуть перегрітися. При швидкості укладання більше 15 м / ч зварювальний пруток і матеріал не встигають нагрітися До температури зварювання. І в тому і в іншому випадках знижується міцність з'єднання.
Зварювальний пруток повинен подаватися під кутом 90 ° до поверхні зварного шва. Якщо кут перевищує 90 °, частина зусиль витрачається на витягування прутка в пластичному стані, внаслідок чого при подальшому охолодженні виникають усадочні напруги, які розривають пруток. При нахилі, менше 90 °, пруток розігрівається швидше, ніж основний матеріал (і на більш довгому ділянці), в результаті чого він не приварюється до зварюваних деталей.
Крім того, частина зусилля при вдавливании прутка витрачається на стискання в поздовжньому напрямку, зворотному його руху, внаслідок чого утворюються «хвилі». Міцність з'єднання при неправильній подачі прутка в шов різко знижується, і пруток легко відділяється від поверхні зварювального шва.
Кут нахилу наконечника пальника до поверхні зварного шва вибирають в залежності від товщини матеріалу. Для листів товщиною менше 5 мм кут нахилу а. рекомендується 20-25 °, при 10-20 мм - 30-45 °. Відстань між наконечником і поверхнею шва слід підтримувати постійним (5-8 мм). Добре сполучення прутка з основним матеріалом на початку шва буде забезпечено, якщо пруток нагріти і приварити так, щоб кінець його виступав за зріз вироби на 3-5 мм.
Погойдуванням пальника можна швидко змінити напрям струменя повітря і домогтися тим самим рівномірного нагріву зварювального дроту і основного матеріалу. Пруток укладають в поздовжньому напрямку між привареними прутами. У відповідальних з'єднаннях корінь шва підварюють, чим значно покращують якість зварювання.
Після зварювання шов повинен повільно охолоджуватися. Штучне охолодження, особливо при зварюванні листів товщиною більше 10 мм, може привести до розтріскування. Після охолодження і зачистки шви піддають контролю.
Міцність зварних швів при різних видах навантаження по відношенню до міцності основного матеріалу (в%) складає: встик при зрізі 65, при розтягуванні 75, при стисненні 85, при вигині 65; Валікова при розтягуванні 65; питома ударна в'язкість матеріалу зварного з'єднання 10.
При пруткової зварюванні вініпласту відзначається низька ударна в'язкість шва, а також зниження ударної в'язкості основного матеріалу на кордоні зварного шва. Вініпласт чутливий до концентраторів напруг, тому навіть при наварки прутка на трубу ударна в'язкість матеріалу зменшується в місці приварювання майже в 10 разів.
Істотний недолік зварювання в струмені гарячого повітря - низька продуктивність. Середня швидкість укладання одного зварювального дроту при роботі з газовим пальником становить 15-20 м / ч, а електричної - 12- 15 м / ч. Щоб зварити 1 м вініпластові листи товщиною 18-20 мм з V-подібною обробленням, необхідно укласти 30-35 прутків діаметром 3 мм. Отже, тривалість зварювання 1 м шва становить близько 2 год.
Щоб збільшити швидкість зварювання, часто підвищують температуру газу до 300 ° С (573 К). Однак при цьому необхідно строго зберігати задані параметри режиму зварювання, інакше станеться розкладання матеріалу. Час для підігріву присадочного матеріалу може бути скорочено, якщо застосувати описаний раніше додатковий підігрів в спеціальному патроні.
Органічне скло зварюють струменем повітря, нагрітого до 200-220 ° С (473-493 К). Час нагріву більш тривалий, ніж у вініпласту, тому швидкість зварювання майже в 2 рази нижче. Присадним матеріалом служать нарізані з листа прутки з поперечним перерізом 7-12 мм 2. Більш успішно органічне скло зварюють із застосуванням вініпластові прутків, які добре зчіплюються з його поверхнею. Зварювані поверхні рекомендується попередньо знежирити (ацетоном або дихлоретаном).
Міцність при розриві зварних з'єднань органічного скла становить в середньому 30-45% по відношенню до міцності основного матеріалу.
Поліаміди слід зварювати в азоті, температура нагріву якого на 30-50 ° С (303-323 К) перевищує температуру плавлення основного матеріалу. Поліетилен зварюють азотом, нагрітим до температури 200-220 ° С (473-493 К).