Экструзионная сварка полиэтиленовых труб

Сварка экструдером

Посредством экструзионной сварки формируются прочные, неразъемные соединения на основе пластика. Процедура проводится в рамках монтажных и сборочных работ, обеспечивает решение многих задач:

  • производство полиэтиленовых емкостей для хранения жидкостей;
  • прокладка безнапорных трубопроводов из ПНД;
  • выпуск пластмассовых корпусов и композитных деталей для различных приборов.

Экструзионная сварка полиэтилена целесообразна при соединении компонентов толщиной более 6 мм. В противном случае вероятна деформация изделий, появление прожогов и отслоений.

Оборудование

Для экструзионной сварки пластмассы используются профильные аппараты, именуемые экструдерами. Они предназначены для ручного формирования шва, ориентированы на уличную и внутрицеховую эксплуатацию.

В состав экструзионного блока для сварки труб входят следующие компоненты:

  • Нагревательный элемент . Модуль сварочного аппарата, нагревающий присадку и воздухоподающий блок.
  • Шнек . Вращающийся элемент, выдавливающий расплавленную присадку через сопло. Вместо шнека может быть использован плунжер.
  • Элементы управления . Клавиши, позволяющие контролировать процесс экструзионной сварки.
  • Воздухоподающий блок . Часть экструдера, подающая раскаленный воздух в область сварного шва. Это обеспечивает термическую обработку поверхности, гарантирует интеграцию экструзионного материала.
  • Накопитель . Узел для хранения экструзионной проволоки или гранул. В первом случае используется держатель для катушки, во втором — небольшой бункер.
  • Башмак . Вспомогательный элемент, упрощающий сварку экструдером. Башмак находится на конце аппарата. Он придавливает подаваемую присадку, не позволяя ей покидать зону сварки. Элемент выполнен из тугоплавкого полимера, устойчив к температурному и абразивному воздействию.

Башмак является съемной деталью экструдера, повторяет геометрию сварного шва, подбирается с учетом проводимых работ. Для сварки труб используются одни насадки, для изготовления резервуаров — другие, для производства корпусов — третьи.

Грамотный подбор башмака упрощает сварку экструдером, позволяет получить герметичное и долговечное соединение.

Производители предлагают оборудование для экструзионной сварки с левым и правым расположением сопла. Это упрощает подготовку к процессу и проведение работ.

Цена экструзионного модуля для сварки труб стартует от 30 000 рублей (МСК). За пределами Москвы стоимость оборудования для экструзионной сварки может существенно возрасти.

Выбирая экструдер, важно помнить о совместимости присадок. Отечественные приборы работают с продукцией российского и западного производства, зарубежные — только с проволокой и гранулами, одобренными фирмой-производителем. Попытка использования местных материалов в импортном экструдере увеличивает вероятность поломки дорогостоящего оборудования.

Теория

Применение экструзионной сварки целесообразно при работе с термопластами, сохраняющими вязко-текучее состояние в широком диапазоне температур: полипропилены, фторолоны, пластифицированный пластик.

Прочность сварного соединения, полученного посредством экструзии, достигает 70–100 % от прочности основания, что является прекрасным результатом для неразъемного узла.

При сварке экструдером материал нагревается на 30–60 градусов выше температуры текучести. Температурный режим выбирается с учетом внешних факторов и параметров экструзионной присадки. Уровень нагрева при сварке не должен превышать температуру деструкции материала, в противном случае произойдет охрупчивание околошовной зоны, и соединение утратит прочность.

При экструзионной сварке стоит учесть три правила.

  1. Работа с компонентами из одинакового материала . При сварке полимерных изделий и труб недопустимо соединение деталей из разных видов пластика. Задействуемая присадка должна быть из того же сырья, что и элементы, которые нужно сваривать.
  2. Особый контроль температуры при работе с ПВХ и ПВДФ . Экструзионная сварка поливинилхлорида и поливинилиденфторида выполняется с особой осторожностью. Материалы имеют малый температурный зазор между плавлением и разрушением. Формируя ответственные соединения (прокладка труб, подключение емкостей), рекомендуется использовать экструдеры шнекового типа. Они тщательно перемешивают присадку, позволяют создавать длинные швы непрерывным способом.
  3. Минимизация тепловых потерь . Уменьшить рассеивание тепла позволяет сварка предельно толстым прутком с максимальной скоростью подачи. Такой подход требует определенной сноровки от мастера.

Сварка армированных материалов и пленок выполняется непрерывными швами. Соединение протягивается через прокатные и прижимные валки. В результате формируется ровный шов в одной плоскости с поверхностью.

Сварка экструзионным способом запрещена для труб, работающих под давлением.

Процесс соединения посредством экструдера регламентирован ГОСТ 16310-80, где прописана технология работы с трубопроводами и листами, отражены требования к качеству соединений.

К международным стандартам, регламентирующим использование экструдера, относится DVS 2207-4.

Нормативами определены параметры проведения сварочных работ для каждого материала.

  • ПНД . Диапазон нагрева присадки — от 210 до 230 градусов. Температура подаваемого воздуха — от 210 до 300 градусов при скорости потока от 300 литров в минуту.
  • ПП . Присадка нагревается до 240 градусов, воздух — от 210 до 300. Скорость потока — 300 литров в минуту.
  • ПВХ . Прогрев присадки осуществляется в узком диапазоне — от 170 до 180 градусов. Подаваемый воздух имеет температуру 280–340 градусов при скорости 300 литров в минуту.
  • ПВДФ . Для разогрева присадки требуется 350–400 градусов, воздух прогревается до 280–350 градусов. Скорость потока — 300 литров в минуту.

Соблюдение представленных рекомендаций при сварке посредством экструдера обеспечит получение надежных и долговечных соединений.

Виды сварных швов по ГОСТу

Нормативы, регламентирующие сварку полимеров экструдером, предлагают использовать 10 разновидностей швов. Наибольшее распространение получили 5 из них.

  • V-шов . V-образное соединение, удерживающее две детали в одной плоскости. Перед проведением работ у элементов скашиваются углы, что позволяет создать глубокую сварочную ванну. Угол скоса должен превышать 45 градусов. В нижней части соединения присутствует прямой торец толщиной не более 1 мм. Рекомендуемый зазор между свариваемыми деталями — 2 мм.
  • Х-шов . Аналог V-шва. Основное отличие — формирование V-образных соединений с обеих сторон листа. В результате образуется спаренная сварочная ванна, напоминающая букву Х. Скосы, создаваемые на торцах заготовок, имеют угол 30–60 градусов. Стыковка корневого сегмента выполняется без зазора.
  • К-шов . Соединение компонентов, расположенных под прямым углом, идет посредством наплавления катета. Мастеру не нужно подготавливать углубления или снимать фаски. Для качественной сварки посредством экструдера достаточно обеспечить плотное прилегание поверхностей.
  • HV-шов . V-шов для перпендикулярно расположенных компонентов. Фаска снимается с детали, находящейся в вертикальном положении. Угол скоса составляет 60 градусов. Между элементами должен оставаться зазор не менее 2 мм.
  • Двойной HV-шов . Вариация HV-шва. С вертикально устанавливаемого компонента фаска снимается с двух сторон, наличие зазора между деталями не обязательно.
Читайте также:
Шуруповерт без аккумулятора на 220v своими руками

Выполняя сварку при помощи экструдера, важно неукоснительно соблюдать требования нормативов. Это поможет избежать явных и скрытых дефектов.

Процесс соединения деталей

Соединение полимерных компонентов экструзионным способом выполняется в несколько этапов.

  1. Подготовка экструдера . Предварительный прогрев с целью удаления остатков присадки. Качество очистки проверяется визуально.
  2. Работа с поверхностью . Соединяемые элементы очищаются от химических, минеральных и биологических загрязнений. Их торцам придается необходимая форма. При обработке деталей может использоваться ветошь, растворитель, наждачная бумага. Допускается применение средств машинной обработки.
  3. Предварительный прогрев . Поверхности прогреваются горячим воздухом из экструдера. Это гарантирует качественный контакт с присадочным материалом.
  4. Подача присадки . В экструдер поступает присадка. Она может быть представлена проволокой или специальными гранулами.
  5. Плавление и выход присадки . После сплавления и смешивания в экструдере материал подается в сварочный шов. Исключить сползание расплавленного полимера позволяет башмак.
  6. Сварка поверхностей . Башмак создает давление, необходимое для смешивания присадки и основного материала с последующим получением неразъемного соединения. Сила воздействия зависит от сырья, из которого выполнены детали.

Сформированный шов остывает в естественных условиях. Впоследствии он проверяется сотрудниками ОТК на предмет герметичности, прочности и однородности. Выявленные дефекты устраняются по месту. К работе с экструдером допускаются компетентные специалисты, прошедшие аттестацию.

Обратившись в «Экомонтаж», вы сможете приобрести качественные трубы, а также заказать услуги по экструзионной сварке. Компания предлагает решения для коммунальных и промышленных объектов, реализует продукцию для различных работ.

  • Высокое качество изделий . В продаже только сертифицированные материалы. Товар сопровождается полным набором документов, соответствует экологическим и промышленным нормативам. Предлагаемые трубы удобны в монтаже, не оказывают воздействия на транспортируемую среду, обладают длительным сроком службы.
  • Многообразие услуг . Можно заказать монтаж инженерных систем, сварку ПНД-труб газопроводов, пайку полипропиленовых труб, производство изделий из полиэтилена, ремонт систем отопления, обслуживание и ремонт сварочного оборудования.
  • Профессиональный подход . Штатные сотрудники обладают необходимыми навыками и квалификацией. Решают типовые и нестандартные задачи, учитывают особенности объекта, требования отраслевых нормативов, предпочтения клиента.
  • Прозрачные расценки . Стоимость услуг не обременена сторонними сборами и комиссиями. Она соответствует прайсу, оговаривается до проведения монтажных и ремонтных мероприятий.
  • Индивидуальный подход . Заказы прорабатываются с должной тщательностью. Это исключает ошибки и неточности, гарантирует своевременное выполнение работ.

Уточнить параметры сотрудничества помогут консультанты предприятия. Специалисты ответят на вопросы и примут заявку.

Экструзионная сварка полиэтиленовых труб

ГОСТ Р 56155-2014

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Экструзионная сварка труб, деталей трубопроводов и листов

Welding of polymeric materials

Extrusion welding of pipes, piping parts and panels

Дата введения 2016-01-01

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным автономным учреждением “Научно-учебный центр “Сварка и контроль” при МГТУ им.Н.Э.Баумана (ФГАУ “НУЦСК при МГТУ им.Н.Э.Баумана”), Национальным Агентством Контроля Сварки (СРО “НП НАКС”), Ассоциацией сварщиков полимерных материалов (АСПМ)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 364 “Сварка и родственные процессы”

4 Настоящий стандарт разработан с учетом технических требований норм Немецкого союза по сварке и смежным технологиям DVS 2207-4:2005* Сварка термопластов. Экструзионная сварка труб, деталей трубопроводов и листов (DVS 2207-4:2005 Welding of thermoplastics. Extrusion welding of pipes, piping parts and panels. Processes and requirements)

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. – Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе “Национальные стандарты”, а официальный текст изменений и поправок – в ежемесячном информационном указателе “Национальные стандарты”. В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя “Национальные стандарты”. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт разработан в целях повышения конкурентоспособности и качества продукции, выполненной с применением экструзионной сварки, а также в целях гармонизации национальных стандартов по сварке полимерных материалов с международными нормами.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к выполнению экструзионной сварки труб, листов, емкостей и трубопроводных конструкций при производстве емкостного оборудования и бетонных конструкций, изолированных термопластичными полимерными материалами.

Настоящий стандарт не распространяется на экструзионную сварку труб, используемых в качестве гидрозащитных оболочек в теплоизолированных конструкциях трубопроводов и геомембран, применяемых при строительстве земляных и гидротехнических сооружений.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 11645-73 Пластмассы. Метод определения показателя текучести расплава термопластов

ГОСТ ISO 1167-1-2013 Трубы, соединительные детали и узлы соединений из термопластов для транспортирования жидких и газообразных сред. Определение стойкости к внутреннему давлению. Часть 1. Общий метод

ГОСТ Р 54792-2011 Дефекты в сварных соединениях термопластов. Описание и оценка

ГОСТ Р 55142-2012 Испытания сварных соединений листов и труб из термопластов. Методы испытаний

Примечание – При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю “Национальные стандарты”, который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя “Национальные стандарты” за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Читайте также:
Экструдер для кормов своими руками

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 присадочный полимерный материал: Полимерный материал в виде прутка, ленты, порошка или гранул, преобразуемый в расплав, или в виде раствора, который совместно с расплавленным свариваемым материалом заполняет разделку шва в процессе сварки.

3.2 сварочная насадка: Сменная насадка на сварочном экструдере, которая направляет расплав присадочного полимерного материала в зону сварки, создает необходимое давление и формирует поверхность сварного шва.

3.3 сварочный экструдер: Устройство для плавления присадочного полимерного материала и подачи расплава в зону сварки.

3.4 экструзионная сварка: Сварка, при которой расплавленный присадочный полимерный материал подается в зону сварки из сварочного экструдера.

4. Общие требования

4.1 Основные положения

4.1.1 При экструзионной сварке соединение свариваемых деталей выполняют путем подачи расплавленного присадочного полимерного материала в зону сварки, где он взаимодействует с поверхностями предварительно нагретого, как правило, горячим воздухом до расплавленного состояния материала этих деталей.

4.1.2 Экструзионная сварка, выполняемая с использованием присадочного полимерного материала, имеющего форму прутка или гранул, может производиться в ручном или полуавтоматическом режиме.

4.1.3 Форма поверхности сварочной насадки должна соответствовать форме сварного шва.

4.1.4 Для нагрева свариваемых деталей и присадочного прутка, кроме горячего воздуха, могут применять нагретые инертные газы.

4.1.5 Количество расплава присадочного полимерного материала, выходящего из сварочного экструдера, определяет максимальный размер сварного шва и линейную скорость сварки при соблюдении требований к предварительному нагреву соединяемых поверхностей.

4.1.6 Необходимое давление при сварке создается за счет свойств расплавленного присадочного полимерного материала, геометрических параметров сварочной насадки и воздействия сварщика на сварочный экструдер.

4.1.7 Экструзионная сварка может выполняться с непрерывной и с периодической подачей расплава.

4.1.8 Результаты сварки оформляют протоколом по форме, в соответствии с Приложением А.

4.2 Экструзионная сварка с непрерывной подачей расплава

4.2.1 При экструзионной сварке с непрерывной подачей расплава предварительный нагрев свариваемых материалов в зоне сварки осуществляют устройством для подачи нагретого газа (воздуха), которое является частью сварочного экструдера.

4.2.2 Расплав присадочного материала должен непрерывно выходить из сварочного экструдера и при помощи сварочной насадки прижиматься к расплавленным поверхностям соединяемых деталей (см. рисунок 1), заполняя весь объем разделки шва.

4.2.3 Скорость заполнения разделки шва расплавом присадочного материала должна совпадать с линейной скоростью сварки.

Рисунок 1 – Схема сварки с непрерывной подачей расплава с использованием оборудования I типа

4.3 Экструзионная сварка с периодической подачей расплава

4.3.1 При сварочном процессе с периодической подачей расплава расплавленный в сварочном экструдере присадочный материал направляется в приемное приспособление, из которого поступает в предварительно расплавленную нагретым газом разделку шва, где под давлением пресс-инструмента формируется поверхность шва (см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема сварки с периодической подачей расплава на оборудовании II типа

4.3.2 Данный процесс сварки следует применять в случае ограниченного рабочего пространства и при невозможности проведения экструзионной сварки с непрерывной подачей расплава.

5 Оборудование для экструзионной сварки

5.1 Состав оборудования

Оборудование для экструзионной сварки состоит:

– из пластифицирующей системы (экструдера или нагревательной камеры), предназначенной для преобразования присадочного материала в расплав;

– из системы предварительного нагрева, предназначенной для расплавления поверхностей свариваемых деталей (как правило, в качестве теплоносителя используется нагретый воздух);

– из сварочной головки для размещения сварочной насадки и сопла системы предварительного нагрева;

– из сварочной насадки, предназначенной для направления расплава присадочного полимерного материала в зону сварки и формирования поверхности шва (в сварочном процессе с периодической подачей расплава указанные функции выполняет пресс-инструмент и приемное приспособление).

5.2 Оборудование I типа

5.2.1 В оборудовании I типа все его элементы сформированы в единый блок.

5.2.2 Присадочный материал применяют в форме прутка круглого сечения или гранул.

Гранулированный присадочный материал рекомендуется применять в сварочном оборудовании высокой производительности (см. рисунок 1).

5.3 Оборудование II типа

5.3.1 В оборудовании II типа сварочный экструдер и сварочная головка конструктивно разделены.

Для сварки экструдер и сварочная головка соединены между собой транспортировочным подогреваемым шлангом, который осуществляет подачу расплава присадочного полимерного материала в зону сварки (см. рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема сварки с непрерывной подачей расплава с использованием оборудования типа II

5.3.2 Для сварочного процесса с периодической подачей расплава в оборудовании II типа расплав присадочного материала извлекается из экструдера и перемещается в зону сварки с помощью ручного приемного приспособления (см. рисунок 2).

5.3.3 Оборудование II типа имеет высокую производительность, его рекомендуют применять в стационарных условиях из-за его размеров.

5.3.4 В качестве присадочного материала следует применять гранулированный материал.

5.4 Оборудование III типа

5.4.1 Оборудование III типа состоит из устройства подачи сварочного прутка, нагревательной камеры и системы предварительного нагрева поверхностей свариваемых деталей (см. рисунок 4).

5.4.2 Сварочный пруток поступает в нагревательную камеру, где происходит его расплавление с дальнейшим продавливанием расплава в зону сварки к сварочной насадке.

5.4.3. Оборудование III типа, как правило, компактнее оборудования I и II типов, но имеет меньшую производительность, его рекомендуют использовать для сварки тонкостенных изделий.

Рисунок 4 – Схема сварки с непрерывной подачей расплава с использованием оборудования типа III

6 Требования к форме сварных швов

6.1 Сварные швы, выполненные экструзионной сваркой, должны соответствовать следующим требованиям:

– перекрещивающиеся сварные швы должны располагаться в шахматном порядке;

– расстояние между сварными швами должно быть не менее чем в три раза больше ширины сварного шва, но не менее 50 мм (см. рисунок 5);

ГОСТ Р 56155-2014 Сварка термопластов. Экструзионная сварка труб деталей трубопроводов и листов

Область применения

Сварка экструзионная полиэтиленовых труб и пластмассовых изделий иной формы находит применение в различных отраслях промышленности:

  • при прокладке и ремонте безнапорных трубопроводов;
  • в производстве емкостей из пластика типа канистр разного размера;
  • при изготовлении пластиковых корпусов всевозможных приборов, аппаратов и устройств.

Также возможно применение этого метода и в личном хозяйстве при наличии оборудования для этой цели. Способ соединения пластиковых деталей наиболее часто используют, когда необходимо соединить между собой изделия толщиной свыше шести миллиметров, также имеется возможность соединения полимерных пленок.

Читайте также:
Хромированная сталь ржавеет или нет



Технология сварки ручным экструдером

Процесс сваривания пластиковых труб вручную при помощи экструдера относительно прост, однако требует неукоснительного соблюдения определенных правил. От этого зависит качество шва, и, соответственно, срок службы трубопровода. Экструзионная сварка применяется для соединения труб, а также листов, пленки и других пластмассовых изделий в условиях, когда ко всем частям соединения материалов есть беспрепятственный доступ. Наша компания способна выполнить все работы по сварке экструдером предельно оперативно, причем цена сварки труб находится на вполне приемлемом уровне.

Требования к экструзионной сварке

  • При помощи сварки следует соединять только детали из термопластов – материалов, которые не изменяют своих физико-механических свойств после нагревания или охлаждения.
  • Сваривать можно только материалы с приблизительно равными показателями скорости течения расплава (их можно узнать из соответствующего стандарта для каждого из видов материалов).
  • На поверхностях, которые будут соединяться в процессе сварки, не должно присутствовать загрязнений (особенно жировых).
  • Сварной шов следует охлаждать в естественных условиях, не пытаясь ускорить процесс при помощи принудительного охлаждения, иначе может существенно пострадать прочность.

Для проведения экструзионной сварки требуется всех несколько основных видов оборудования, поэтому цена сварки труб относительно невелика. Для проведения работ нужно иметь ручной сварочный экструдер, припой (сварочный пруток или гранулы), а также прибор для нагрева воздуха (большинство современных экструдеров уже укомплектованы нагревателем). Материал припоя должен полностью соответствовать материалу труб. Иногда в качестве припоя используют отходы от резки труб, однако это чревато нарушением технологического процесса.

Сварочный башмак должен быть изготовлен из тугоплавкого пластика и иметь форму, точно соответствующую форме шва. Длина башмака рассчитывается исходя из общего правила: чем шире шов, тем она больше. На свариваемые поверхности наносят скосы режущим инструментом. В процессе самой сварки происходит следующее: горячий воздух из термофена подается через сварочный башмак на поверхности, нагревая их, а экструдер подает присадку из расплавленного прутка. Присадочный материал наполняет место соединения и разглаживается скользящим сварочным башмаком.


Суть метода

Для соединения полимеров экструзионной сваркой необходим нагрев свариваемых полимеров, и использование специальных присадок, которые подаются на место сварки. В качестве оборудования для осуществления соединения полимерных изделий методом экструзионной сварки применяется аппарат, называемый экструдером. Небольшие размеры этого инструмента, тем не менее, позволяют включать довольно сложное устройство.

Внешний вид несколько напоминает электродрель, которую удобно держать в одной руке, снабженную специальной насадкой и нагревательным устройством. Важная часть конструкции — сварочный башмак, который прижимается к соединяемым деталям. Внутри экструдера располагается шнек, оболочка которого нагревается посредством электронагревателей. Через отверстие в корпусе шнека происходит подача сварочного прутка. Также могут использоваться гранулы, насыпаемые в специальный бункер, что зависит от особенностей конструкции.

Присадка нагревается от корпуса шнека и превращается в однородную вязкую массу, подаваемую через отверстие в башмаке на место сварки. С другой стороны необходимо разогреть и сами свариваемые детали. Это осуществляется потоком горячего воздуха, разогретого до требуемой температуры с помощью электронагрева.

Горячий воздух также подается на место сварки через отверстие в башмаке. Нагрев воздуха осуществляется перед подачей горячего присадочного материала. В экструдерах имеется возможность регулировки температуры, как воздуха, так и присадочного материала. Башмак бывает различным в зависимости от размера и формы шва.

Экструзионную сварку можно применять только по отношению к полимерам, называемым термопластами. Их особенность заключается в том, что они могут сохранять вязко-текучее состояние в большом диапазоне температур. При этом соединяемые термопласты должны быть выполнены из одинакового материала. Чтобы свести к минимуму потери тепла во время процесса следует использовать наиболее большой возможный диаметр прутка, а также высокую скорость подачи присадочного материала.

Существует два вида экструзионной сварки. Бесконтактный способ предусматривает применение пресса или прижимного устройства для осуществления давления на свариваемые детали. При контактном способе давление создается потоком расплавленного присадочного материала.

Теория

Применение экструзионной сварки целесообразно при работе с термопластами, сохраняющими вязко-текучее состояние в широком диапазоне температур: полипропилены, фторолоны, пластифицированный пластик.

Прочность сварного соединения, полученного посредством экструзии, достигает 70–100 % от прочности основания, что является прекрасным результатом для неразъемного узла.

При сварке экструдером материал нагревается на 30–60 градусов выше температуры текучести. Температурный режим выбирается с учетом внешних факторов и параметров экструзионной присадки. Уровень нагрева при сварке не должен превышать температуру деструкции материала, в противном случае произойдет охрупчивание околошовной зоны, и соединение утратит прочность.

При экструзионной сварке стоит учесть три правила.

  1. Работа с компонентами из одинакового материала. При сварке полимерных изделий и труб недопустимо соединение деталей из разных видов пластика. Задействуемая присадка должна быть из того же сырья, что и элементы, которые нужно сваривать.
  2. Особый контроль температуры при работе с ПВХ и ПВДФ. Экструзионная сварка поливинилхлорида и поливинилиденфторида выполняется с особой осторожностью. Материалы имеют малый температурный зазор между плавлением и разрушением. Формируя ответственные соединения (прокладка труб, подключение емкостей), рекомендуется использовать экструдеры шнекового типа. Они тщательно перемешивают присадку, позволяют создавать длинные швы непрерывным способом.
  3. Минимизация тепловых потерь. Уменьшить рассеивание тепла позволяет сварка предельно толстым прутком с максимальной скоростью подачи. Такой подход требует определенной сноровки от мастера.

Сварка армированных материалов и пленок выполняется непрерывными швами. Соединение протягивается через прокатные и прижимные валки. В результате формируется ровный шов в одной плоскости с поверхностью.

Сварка экструзионным способом запрещена для труб, работающих под давлением.

Процесс соединения посредством экструдера регламентирован ГОСТ 16310-80, где прописана технология работы с трубопроводами и листами, отражены требования к качеству соединений.

К международным стандартам, регламентирующим использование экструдера, относится DVS 2207-4.

Нормативами определены параметры проведения сварочных работ для каждого материала.

  • ПНД. Диапазон нагрева присадки — от 210 до 230 градусов. Температура подаваемого воздуха — от 210 до 300 градусов при скорости потока от 300 литров в минуту.
  • ПП. Присадка нагревается до 240 градусов, воздух — от 210 до 300. Скорость потока — 300 литров в минуту.
  • ПВХ. Прогрев присадки осуществляется в узком диапазоне — от 170 до 180 градусов. Подаваемый воздух имеет температуру 280–340 градусов при скорости 300 литров в минуту.
  • ПВДФ. Для разогрева присадки требуется 350–400 градусов, воздух прогревается до 280–350 градусов. Скорость потока — 300 литров в минуту.
Читайте также:
Что такое шихта в литейном производстве

Соблюдение представленных рекомендаций при сварке посредством экструдера обеспечит получение надежных и долговечных соединений.

Этапы процесса сварки

Подготовка и проведение работы состоит в следующем:

  1. Очистка экструдера от материала, который использовался прежде. Повторное использование присадки недопустимо, поскольку произошло изменение ее характеристик.
  2. Соединяемые поверхности очищают от загрязнений и пятен масла. Для этого можно использовать скребки и мелкозернистую наждачную бумагу.
  3. Обрабатываются торцы соединяемых изделий.
  4. Начинается нагрев поверхностей, подвергаемых соединению, горячим воздухом.
  5. Подается присадочный материал, нагревание которого происходит от тепла оболочки шнека. При перемешивании должна получиться однородная вязкая масса, которая, пройдя через башмак, поступает на место сварки.
  6. Расплавленные части деталей смешиваются с вязкой массой, в результате чего происходит образование шва.

Охлаждение должно происходить естественным путем, поскольку при принудительном варианте прочность шва будет уменьшена вследствие быстрого перепада температур.

Виды оборудования

Экструдеры выпускаются многими предприятиями. Рассмотрим наиболее востребованные из них. Weldmax ручной сварочный экструдер — прибор, спроектированный с соблюдением эргономических требований, что делает его удобным для применения и управления им. Поставляется в кейсе.

Удобство при работе сочетается с высоким качеством получаемого шва. Устройство приспособлено для проведения сварочных работ в ограниченном пространстве со сложным доступом к месту сварки. С его помощью возможна сварка конструкций, состоящих из листового полиэтилена и полипропилена. Может применяться для сваривания частей безнапорных трубопроводов. Питание происходит от сети. Швейцарская фирма производитель LEISTER обеспечивает выпуск такого прибора, как сварочный экструдер leister.

Из-за небольших габаритов его называют мини эструдером. Особенностью является отсутствие шнека. Однако, его производительность доходит до 0,8 кг/час. К преимуществам относится то, что вследствие небольшого веса его нетрудно удерживать в руках сварщику длительное время. Диаметр присадочного прутка составляет четыре миллиметра. К дополнительным принадлежностям относятся сменные башмаки различной формы.

Одна из разновидностей — сварочный экструдер leister fusion 2. Является недорогим и надежным. Ручной сварочный экструдер fusion 2 leister обладает производительностью, доходящей до 1,8 кг/час.

Ручной сварочный экструдер leister weldplast S6 обладает многими преимуществами. К ним относится высокая производительность, возможность использовать в разных климатических условиях, электронная защита двигателя, низкий уровень шума, удобство хранения и транспортирования.

Leister fusion 3С ручной сварочный экструдер обладает высокой производительностью, доходящей до 3,5 кг/час. Fusion 3C ручной сварочный экструдер имеет удачную конструкцию. Это обеспечивает комфорт при работе с ним.

Сварочные экструдеры разделяются на те, в конструкцию которых входит шнек, и без шнековые. В первом виде присадочный материал нагревается в особых камерах — шнеках. Во втором случае прутки разогреваются с помощью электрических нагревателей. Преимуществами без шнековых экструдеров является их компактность и легкость, что позволяет использовать их в труднодоступных местах. У шнековых экструдеров более высокая производительность.

Выбор подходящего варианта экструдера должен основываться на таких характеристиках, как производительность, возможная толщина соединяемых деталей, наличие сменных приспособлений, в частности, башмака. Также играет роль, какого диаметра прутки можно использовать.

Экструдер собственными руками

Ручной экструдер для сварки пластика можно изготовить своими руками. Это имеет смысл, когда такие работы производятся не в промышленных масштабах, а для собственных нужд. Ручной сварочный экструдер своими руками от заводского исполнения отличается более простой конструкцией, числом камер, отсутствием дополнительных систем. Без изменения остается цилиндрическая форма устройства, поскольку она является наиболее технологичной.

Сварочный экструдер своими руками можно выполнить, только разобравшись с основными принципами этого способа соединения пластиковых деталей. Экструдер для сварки полипропиленовых листов своими руками можно изготовить, взяв за основу строительный фен. Для этого потребуется присоединить к нему шнековый привод, позаимствовав его, к примеру, от прибора для измельчения зерна. Электродвигатель желательно использовать коллекторного типа, поскольку будет иметь место постоянное изменение крутящего момента.

Насадку для подачи прутка можно изготовить из жести. Сам пруток будет подаваться ручным способом. Экструдер для сварки пластика своими руками также можно изготовить из пистолета для герметика.

Схема работы

Так как соединяемые поверхности должны стать вязкими перед сваркой, нагретый до определенной температуры воздух выходит в зону сварки из специального сопла. Температуру можно регулировать. Нагрев может быть осуществлен встроенными нагревателями в экструдере (термофен), либо может поступать от внешних носителей (компрессор или пневмосеть в организации).


Образцы шнеков для сварочного экструдера

Экструдеры бывают шнековые и безшнековые. Шнековые экструдеры отличаются тем, что присадочный материал расплавляется в шнековой камере и выталкивается наружу с помощью шнека. В безшнековых экструдерах присадочный материал выталкивается с помощью твердой, еще не расплавленной части прутка. Такие экструдеры еще называют плунжерными. Их производительность меньше, чем у шнековых, с ними невозможно использовать гранулы в качестве присадочного материала. Зато его легко можно использовать в малодоступных местах. На окончании сварочного башмака имеется специальное отверстие, которое контролирует поступление присадочного материала в зону сварки.

Экструзионный вид сварки используется чаще для полиэтилена низкого давления, полипропилена, других термопластов 1-й группы. Эта группа отличительна тем, что разница между расплавленным состоянием и состоянием термодеструкции примерно пятьдесят градусов. Таким образом, незначительный перегрев на 30-40 градусов не испортит материал. Термопласты 2-й группы – это ПВДФ и ПВХ. Разница в температурах между вышеуказанными состояниями небольшая, что требует строгого соблюдения температурного режима в зоне нагрева. Шнек для термопластов 2-й группы должен иметь особую форму для более тщательного перемешивания присадочного материала без перегрева.

Читайте также:
Цанга своими руками для микродрели

Таким образом, экструзионный способ сварки полипропиленовых изделий является самым простым для новичков, применяется для соединения толстостенных изделий. Новички могут изготовить ручной сварочный экструдер своими руками. Ручной экструдер для сварки выбрать достаточно легко, так как на рынке существуем множество аппаратов для этого вида соединения, одним из самых популярных является сварочный экструдер leister fusion 2.

Технология сварки ручным экструдером

1.1 Назначение

Экструзионная сварка применяется для сварки листов, профилей и пленок из пластмасс – полиэтилена, полипропилена, реже ПВХ или ПВДФ, еще реже из других термопластов. Для монтажа напорных трубопроводов из термопластов экструзионная сварка неприменима по одной причине – при стыковом расположении свариваемых изделий (труб, листов или пр.) прочность сварного экструзионного соединения не превышает 80% от прочности исходных изделий.

1.2 Общие требования

Так же как и для любой другой технологии сварки пластмасс, для сварки экструдером действуют общие требования:

– Сваривать следует только изделия из одинаковых термопластов. Важнейшими показателями «одинаковости» являются химический состав, плотность и показатель текучести расплава. При сварке экструдером те же требования предъявляются к присадочному материалу.

Замечание: Если показатель текучести расплава (ПТР) свариваемых деталей отличаются, то присадочный материал следует по возможности выбирать таким образом, чтобы его ПТР был средним между ПТР свариваемых деталей.

– Свариваемые поверхности должны быть чистыми. При экструзионной сварке это требование настолько жесткое, что свариваемые поверхности должны быть механически очищены даже от тончайшего слоя окислившегося материала не более чем за 20 мин до начала сварки. Это связано с тем, что технология экструзионной сварки создает сравнительно небольшое течение и перемешивание материала в зоне сварки.

1.3 Главная идея

Технология сварки экструдером была изначально разработана для сварки сравнительно толстостенных деталей. По сравнению с технологией сварки горячим воздухом с применением присадочного материала (прутка), сварка экструдером обеспечивает следующие преимущества:

  • Позволяет сварить толстостенные детали за один проход;
  • Увеличивает скорость сварки;
  • Уменьшает влияние человеческого фактора на качество сварного шва.

В принципе, экструзионная сварка двух деталей заключается в следующем:

– Свариваемые поверхности – специально подготовленная сварочная канавка (рис.1) или угол между листами (рис.2) или поверхность пленки, уложенной внахлест (рис.3). Свариваемые поверхности предварительно нагреваются до температуры пластификации горячим воздухом, выходящим из сопла предварительного нагрева сварочного экструдера. В случае стационарных цеховых сварочных экструдеров поверхности могут нагреваться тепловым излучением.

– Одновременно с этим присадочный материал в форме прутка или гранул подается в экструдер, нагревается до вязко-текучего состояния и перемешивается шнеком экструдера до достижения гомогенной (однородной) массы.

– Вязко-текучий присадочный материал выдавливается из сварочного экструдера и подается в зону сварки через т.н. сварочный башмак.

– Давление, необходимое для экструзионной сварки, прикладывается через присадочный материал – сварочным башмаком. В случае стационарных цеховых сварочных экструдеров сварочное давление на присадочный материал может сообщаться отдельными приспособлениями.

Рис. 1 Шов V-типа Рис. 2 Шов K-типа Рис. 3 Шов F-типа

1.5 Схема работы сварочного экструдера

Поскольку зона сварки обязательно должна быть нагрета перед впрыскиванием присадочного материала, сварочный экструдер снабжен нагревателем воздуха. Горячий воздух подается в зону сварки через т.н. «сопло предварительного нагрева» и нагревает свариваемые поверхности до вязко-текучего состояния. Температура горячего воздуха регулируется специальным контроллером.

Нагреватель воздуха может быть в форме термофена, т.е. иметь встроенный нагнетатель воздуха. Как вариант, экструдер может быть рассчитан на внешнюю подачу воздуха – от компрессора или пневмосети предприятия.

Если речь идет о сварочном экструдере шнекового типа (Рис.4), то присадочный материал в форме сварочного прутка или гранул подается в шнековую (экструзионную) камеру.

Вращение шнека обеспечивается электроприводом, в качестве которого часто используют обычную ручную дрель. С учетом того, что нормальная продолжительность работы экструдера больше, чем у дрели, на качественных экструдерах используются модифицированные электромоторы, рассчитанные на продолжительный режим работы и имеющие больший ресурс.

Проходя через экструдер, присадочный материал постепенно нагревается и перемешивается до состояния однородной массы. Нагрев материала обеспечивается электронагревателями, расположенными вокруг экструзионной камеры. Температура электронагревателей регулируется специальным контроллером.

Как вариант, в более простых и дешевых моделях экструдеров нагрев экструзионой камеры может производиться горячим воздухом, который проходит через полость вокруг экструзионной камеры и только после этого подается в зону сварки. В этом случае температура нагрева присадочного материала «привязана» к температуре горячего воздуха.

Расплавленный присадочный материал подается в зону сварки через т.н. сварочный башмак.

Рис. 4 Схема работы сварочного экструдера шнекового типа Рис. 5 Схема работы сварочного экструдера плунжерного типа

В сварочных экструдерах плунжерного типа (рис.5) используется упрощенная схема продвижения присадочного материала через зону нагрева.

Материал в виде сварочного прутка подается на профильные вальцы, которые с усилием вводят его в цилиндрическое отверстие зоны нагрева. Электронагреватели, расположенные вокруг зоны нагрева, постепенно нагревают пруток до вязко-текучего состояния. Таким образом, задняя твердая часть прутка служит поршнем для передней пластифицированной части.

Сварочные экструдеры плунжерного типа отличаются меньшей производительностью. Компактность и небольшой вес позволяют использовать такой экструдер в труднодоступных местах. К недостаткам плунжерных экструдеров следует отнести их высокую требовательность к диаметру и идеально круглой форме сварочного прутка. А подача присадочного материала в форме гранул здесь вообще невозможна.

Нагретый присадочный материал из сварочного экструдера плунжерного типа, так же как и из шнекового экструдера, подается в зону сварки через сварочный башмак.

Форма рабочей поверхности сварочного башмака соответствует форме свариваемых поверхностей. В передней части башмака имеется специальный «нос», ограничивающий выдавливание присадочного материала вперед по направлению сварки.

Давление присадочного материала на «нос» сварочного башмака обеспечивает движение сварочного экструдера в направлении прокладки сварного шва. Скорость движения сварочного экструдера, таким образом, определяется производительностью экструдера и площадью сечения сварного шва.

1.6 Свариваемые материалы

Экструзионной сваркой наиболее часто свариваются изделия из ПНД, ПП или др. термопластов 1-й группы, у которых разница между температурой вязко-текучего состояния и температурой начала термодеструкции составляет более 50ºС. Это означает, что даже значительный перегрев материала (на 30-40ºС) не может серьезно повредить материал.

Читайте также:
Чем отличается бур от сверла

Термопласты 2-й группы, как ПВДФ и особенно ПВХ, отличаются неприятной особенностью – температура термодеструкции материала не намного превышает температуру пластификации. Поэтому при сварке ПВДФ особые требования предъявляются к точности работы системы нагрева материала (экструзионной камеры). А для сварки ПВХ, кроме того, используется сварочный экструдер со шнеком специальной формы, который более тщательно перемешивает материал в процессе его расплавления, не допуская локального перегрева.

Температурная неустойчивость термопластов 2-й группы, кроме того, накладывает дополнительные ограничения на технологию экструзионной сварки – в частности, экструдер не должен выключаться и вновь включаться в процессе сварки, не должен надолго оставляться в режиме ожидания и т.п.

Другая неприятность, связанная с ПВХ – это его абразивность и высокая химическая активность при нагреве. Это предъявляет особые требования к стойкости материалов экструзионной камеры и шнека.

Что такое экструзионная сварка и как она выполняется

Экструзионная сварка – это способ соединения полимерных материалов с помощью нагрева и применения специальных присадок, подающихся на сварной шов. Данный способ позволяет соединять как пленки, так и трубы или другие толстостенные детали, а производительность и качество шва у данного вида сварки выше, чем при соединении пластмасс с помощью горячего газа.

Сварка экструзионным методом применяется в разных отраслях промышленности, где используются большие объемы полимерных материалов:

  • Производство емкостей из пластика (кессоны, баки, канистры).
  • Строительство безнапорных трубопроводов и водных резервуаров.
  • Изготовление пластиковых корпусов в приборостроении.

Преимущественно данный способ сварки применяется при соединении пластмасс толщиной более 6 мм, но возможно и использование его для соединения полимерных пленок.

Оборудование

Для проведения экструзионной сварки применяется специальный аппарат, который называется экструдером. Приспособление для сварки вручную напоминает электродрель со специальной насадкой и нагревающим устройством, поэтому его называют экструзионным пистолетом.

Внутри экструдера установлен шнек, в котором присадка нагревается от корпуса экструдера, превращается в вязкую однородную массу и через башмак подается на сварной шов. Присадка может подаваться в устройство либо в виде проволоки, разматываемой с катушки, либо в виде гранул, поступающих через бункер.

Башмак – это часть аппарата, которая прижимается к соединяемым деталям и выполняет роль своеобразного утюга, придавливающего присадочный материал и не позволяющего ему растекаться в других направлениях. Изготавливается это устройство из тугоплавких полимеров (фторопласт, политетрафторэтилен), и для каждого типа и размера шва применяется собственный башмак. Нос башмака должен повторять форму соединяемых поверхностей, но не должен их касаться.

Через башмак (или независимо) подается горячий воздух для нагрева соединяемых поверхностей. Таким образом, нагрев происходит непосредственно перед подачей присадки. Современные экструдеры могут регулировать температуру воздуха и температуру присадочной массы.

В зависимости от назначения, мощности и производительности существуют различные группы экструдеров, несколько различающиеся по конструкции. Например, для производства пластиковых емкостей применяются аппараты, у которых сопло подачи воздуха установлено справа, и сварка осуществляется строго слева направо.

Большинство экструдеров выпускаются со шнеком, но существуют так же и безшнековые (плунжерные) аппараты. Присадочный материал из них выталкивается за счет давления нерасплавленного прутка. Главным недостатком такого типа экструдера является низкая производительность, но зато им можно работать в труднодоступных местах.

Цена профессионального оборудования стартует от 30 тысяч рублей, а самые «продвинутые» модели для промышленной сварки могут стоить порядка ста тысяч рублей. При этом следует учитывать, что для экструдеров западных фирм подходят проволока или гранулы только от производителя либо одобренных фирм. Отечественные аппараты менее требовательны к качеству присадок.

Теоретические основы

Экструзионная сварка применима только к материалам с большим диапазоном температуры, при которой сохраняется их вязко-текучее состояние, таким как полиэтилены, фторлоны, пластифицированный поливинилхлорид, полистирол. Такие материалы, способные нагреваться при температуре выше температуры текучести, называются термопластами. Диапазон температур между плавлением и термодеструкцией (разрушением материала) у термопластов составляет 50-180°С градусов.

Прочность соединения, полученного экструзионным способом, достигает 80-100% от расчетной прочности самих деталей, но при этом сильно зависит от температуры присадки. Нагрев присадочного материала осуществляется до температуры, превышающей его температуру текучести (Тт) на 30-60°C градусов. Расход теплоты присадки производится на потери в окружающую среду, на расплавление соединяемых кромок деталей и на сохранение вязкого состояния самой массы.

Следует заметить, что при этом температура нагрева деталей не должна превышать температуру термодеструкции материала, поскольку это приведет к снижению прочности соединения снизится.

На схеме ниже представлен процесс изменения структуры полимера при повышении температуры.

Соединению подлежат только соединения из термопластов, выполненных из одинакового материала. При этом присадка должна быть выполнена из того же вещества, что и соединяемые поверхности. В случае, если свариваемые детали обладают разными пределами текучести, предел текучести присадки должен быть равен среднему значению ПТ соединяемых деталей.

ПВХ и ПВДФ имеют небольшой интервал температур плавления и разрушения, поэтому их соединение должно проходить при тщательном контроле за температурным режимом. Для сварки таких материалов требуются экструдеры со шнеком, который тщательно перемешивает вязкую массу, а сварка должна производиться в один прием, без периодических выключений и нагревов экструдера.

Экструзионная сварка может применяться для формирования непрерывных протяженных швов на армированных материалах и пленках. При таком соединении экструзионная масса поступает на соединение пленок, которые протягиваются через прокатные валки. Затем соединяемый шов пропускается через прижимные валки, формируя сварочный шов.

Чтобы свести потери тепла к минимуму, экструзионная сварка должна проводиться при максимально большом диаметре присадочного прутка и высокой скорости подачи присадки.

Следует учитывать, что сварка экструдером запрещена для применения на трубопроводах, работающих под давлением.

В России правила проведения экструзионной сварки регламентируются стандартом ГОСТ 16310-80, этот стандарт регламентирует типы соединений, диапазон рабочих температур, толщины деталей, размеры кромок и другие технические параметры.

В мировой практике широко распространено применение немецкого стандарта DVS 2207-4, который более широко регламентирует проведение экструзионной сварки.

Читайте также:
Чем приклеить металлическую ножку к стеклянному столу

Примеры технических параметров сварки приведены в таблице.

Виды сварных швов

ГОСТ 16310-80 устанавливает более 10 видов сварочных швов, которыми можно соединять полимерные детали. Название шва зависит от внешнего вида его разреза. Рассмотрим основные из них.

V шов

С помощью столярного инструмента (ножовки, стамески или рубанка) производится обработка торцов соединяемых материалов. Создается скос, который в точке касания должен составлять угол в 45-90° градусов. На нижнем краю скоса должен оставаться прямой торец толщиной не более 1 мм.

Если стыкуются детали разной толщины, то сторона с большей толщиной срезается под большим углом, а меньшая – под меньшим. Таким образом, достигается равная толщина деталей в месте соединения.

Зазор между деталями не должен превышать 2 мм, чтобы обеспечить проникновение присадки во внутреннюю часть шва и обеспечить высокое качество соединения.

X шов

В отличии от V-образного шва, в X шве невозможно контролировать качество проварки. Но двойной шов призван компенсировать этот недостаток. Для такого вида шва предусмотрена собственная технология изготовления:

На соединяемых торцах формируются скосы с углом раскрытия 30-60° градусов,

Корневой слой стыкуется без зазора, предварительная фиксация осуществляется с помощью термофена. Проваривается шов сначала с лицевой части, затем с тыльной.

К шов

При применении такого шва производится обработка торцов скругленным скребком, затем производится предварительная фиксация листов с помощью термофена. Дополнительно может производится сварка со второй стороны соединения.

HV шов

Выполнение такого шва аналогично выполнению V-шва, однако угол раскрытия не должен превышать 60° градусов. Детали не стыкуются вплотную, между ними остается зазор в 2 мм. Этот зазор позволяет присадке проникнуть в соединение и выйти с наружной стороны, герметично закрывая шов.

Double HV шов

Процесс соединения деталей

Процесс подготовки и проведения сварочных работ с применением экструзионных покрытий проходит следующим образом:

  • После запуска и прогрева экструдера производится его очистка от материала, использовавшегося ранее. Повторно применять присадку нельзя, потому что ее прочностные характеристики снижены,
  • За 15-20 минут до начала сварочных работ производится очистка соединяемых поверхностей от пыли, масляных и жировых загрязнений механическим воздействием (скребками, мелкой наждачной бумагой),
  • Обрабатываются торцы соединений под требуемый шов, на соединяемых поверхностях готовятся скосы или сварочные канавки,
  • Производится нагрев соединяемых поверхностей горячим воздухом,
  • Материал присадки поступает в экструдер, где нагревается от рубашки шнековой камеры и перемешивается до получения однородной пастообразной массы,
  • Разогретая до вязкого состояния экструзия выдавливается через башмак на сварочный шов, частично расплавляя свариваемые детали и перемешиваясь с их веществом,
  • На свариваемые поверхности с помощью сварочного башмака подается необходимое давление, обеспечивающее фиксацию деталей. Сила оказываемого давления зависит от материалов: так, для ПВД допустим широкий интервал давлений, а прочность соединения полипропилена падает при оказании слишком высокого давления.
  • Процесс охлаждения проходит при естественных условиях, так как принудительное охлаждение приводит к уменьшению прочности шва вследствие перепада температур.

Существует два основных типа экструзионной сварки – бесконтактный и контактный.

Бесконтактный способ сварки требует применения прижимных устройств или прессов, с помощью которых оказывается давление на соединяемые детали. Экструзия при данном способе подается из мундштука, который не вводится в разъем.

При контактном способе мундштук вводится в соединяемый разъем до контакта с кромками и перемещается вдоль стыка под углом 10-15° градусов, заполняя полость присадочной массой. Давление, создаваемое присадкой, позволяет отказаться от оказания дополнительного давления на материал. Такая сварка позволяет обеспечить потери тепла и обеспечить дополнительный нагрев соединяемых поверхностей за счет тепла от мундштука.

Пошаговая сборка: виброплита своими руками используя бензиновый или электрический двигатель

Уплотнение грунта, слоя засыпки или бетонной отливки во время выполнения строительных работ требует участия специальной техники. В частном строительстве нередко возникают проблемы, связанные с деформациями или оседанием фундамента.

Причиной этих событий является некачественное уплотнение слоя песчаной засыпки. По технологии, плотность должна соответствовать состоянию давно использующейся проселочной дороги. Проверка качества трамбовки обычно производится путем хождения по уплотненному участку — если следов от обуви не остается, работа выполнена на должном уровне.

Трамбовка грунта требуется не только на ответственных участках. Обычная укладка плитки на садовых дорожках требует создания слоя песчаной подушки, который также требует максимальной степени уплотнения, иначе покрытие начнет проваливаться и разъезжаться. Вручную высокого качества работ добиться невозможно, и на помощь приходит виброплита.

Для домашнего использования приобрести готовое устройство не каждому под силу, так как самый дешевый образец обойдется в 20 тыс. рублей. Люди, способные управляться со слесарным инструментом и сварочным инвертором, предпочитают самостоятельное изготовление виброплит, которое экономит бюджет и приносит нужный результат.

  1. Принцип действия
  2. Конструкция механизма
  3. Выбор и установка двигателя
  4. Плита и рама
  5. Вибрационный механизм
  6. Дополнительные элементы
  7. Как сделать самому: пошаговая сборка

Принцип действия

Работа виброплиты основана на использовании вращающегося вала с эксцентриком, образующего сильную вибрацию. Вал установлен на массивном металлическом основании, которое своим весом воздействует на грунт, уплотняя его за счет своего веса.

На этом же основании установлен двигатель, необходимый для приведения эксцентрикового вала во вращение. Для управления конструкцией и придания установке нужного направления устанавливается длинная рукоятка.

Существует несколько разновидностей виброплит:

  • электрические;
  • дизельные;
  • бензиновые.

По весу они подразделяются на:

  • легкие (до 75 кг);
  • универсальные (от 75 до 90 кг) ;
  • среднетяжелые (от 90 до 140 кг);
  • тяжелые (140-200 кг и более).

Различают также способ перемещения виброплиты:

  • прямоходные, способные передвигаться только вперед и нуждающиеся с площадке достаточного размера для разворота;
  • реверсивные, способные двигаться как вперед, так и назад, что делает их более удобными в условиях ограниченности пространства.

Легкие и универсальные виброплиты используются на уплотнении дорожек, тротуарной плитки, ландшафтных работах. При строительстве, фундаментных работах необходимы среднетяжелые и тяжелые установки, обеспечивающие максимальное уплотнения в сочетании с высокой производительностью.

Важно! Вес виброплиты, созданной в домашних условиях, не должен быть слишком большим, иначе возникнут сложности с ее перемещением и появится опасность для работника, обслуживающего установку.

Конструкция механизма

Основной элемент виброплиты, с которого начинается создание установки — металлическое основание.

Читайте также:
Что называется рубкой металла

Существуют стальные и чугунные образцы, однако, в домашних условиях применение чугуна нецелесообразно.

Он способен дать трещину, не поддается сварке, хрупок.

Обычно используют стальной лист толщиной от 8 мм. На поверхность основания устанавливают дополнительные элементы для увеличения массы.

Они же служат основанием для установки двигателя и вибрационного механизма. В большинстве случаев это обычный вал, установленный на двух подшипниках, на котором в продольном направлении крепится груз. Вращение вала создает вынуждающую силу, за счет собственного веса и инерционного усилия образующую частые кратковременные нагрузки на грунт.

Чертеж

Эффективность работы виброплиты зависит от веса, площади основания и режима вращения эксцентрикового вала. Слишком просторная плита не способна создавать большое давление, поскольку вес установки распределяется по площади и снижает удельное давление.

Небольшое основание дает большую эффективность, но воздействует слишком избирательно, точечно. Такой режим не позволяет получить равномерное уплотнение грунта по всей площади участка. Вращение эксцентрикового вала создает значительную нагрузку на все конструкционные элементы. Слишком интенсивная вибрация способна разрушить виброплиту, оказать негативное влияние на работу двигателя, отрицательно сказывается на самочувствии работника.

Пример чертежа виброплиты бензиновой:

Выбор и установка двигателя

Вращение вала обеспечивается двигателем, установленным на основании в задней части виброплиты (поблизости от ручки).

Используются разные типы:

  • электродвигатель;
  • дизель;
  • бензиновый.

Выбор типа двигателя виброплиты обусловлен несколькими факторами:

  • возможности владельца;
  • наличие подключения к сети электротока;
  • специфика предстоящего использования установки.

Виброплиты с бензиновым двигателем удобны тем, что позволяют получить полную независимость от сетевых ресурсов (электроэнергии). Их можно использовать на площадках, располагающихся в значительном отдалении от ближайшего жилья или строений, в поле и т.д. Единственным неудобством является необходимость иметь с собой запас топлива, которого при длительной работе и большой мощности мотора может понадобиться много. Это лишний вес, расходы.

Самодельная электрическая виброплита ограничена в мобильности длиной соединительного кабеля. При этом он нуждается только в подключении и больше не требует никаких дополнительных действий. Основной недостаток электродвигателя — постоянная скорость вращения, что создает сильный пусковой момент и перегружает сеть. Решением проблемы становится сборка регулятора плавного запуска, позволяющего избежать механических и электрических перегрузок.

Внимание! Электродвигатели не требуют особого ухода или обслуживания, тогда как бензиновые или дизельные установки требуют постоянного внимания.

Монтаж двигателя на основание виброплиты производится с использованием резиновых подушек, снижающих вибрацию и предохраняющих мотор от механического разрушения.

Плита и рама

Плита представляет собой лист металла, толщина которого способна обеспечить достаточную жесткость.

Обычно используют стальной лист от 8 мм и толще.

Средний размер рабочей поверхности плиты составляет 60*40 см, хотя имеются и другие варианты.

Передний и задний края плиты приподняты для беспрепятственного перемещения по поверхности участка.

Рама представляет собой подставку под двигатель и эксцентриковый вал. Она выполняет также функцию дополнительного груза, который придает виброплите большую эффективность, увеличивает величину вынуждающего усилия. Еще одна задача, которую попутно решает рама — усиление жесткости и прочности основания, компенсация механических нагрузок от вращающегося ротора.

Конструкция самодельной рамы может быть любой. Основная задача — усиление и утяжеление плиты, поэтому используют куски швеллера, рельсы и прочие массивные и прочные элементы. Единственно, о чем следует помнить — виброплиту рано или поздно надо помещать на хранение, что может потребовать переноски вручную. Чрезмерно большой вес создаст сложности.

Вибрационный механизм

Вибрационный механизм виброплиты, или вибровозбудитель, может иметь два варианта конструкции:

  • дебалансный, представляющий собой неуравновешенный относительно оси вращения ротор;
  • планетарный, использующий энергию подвижных элементов, которые перемещаются по специальным замкнутым дорожкам.

Изготовление планетарного механизма в домашних условиях нецелесообразно, поскольку он сложен как в создании, так и в обслуживании. Сделать дебалансный вибратор на сложно, а величина вынуждающей силы в обоих случаях одинакова, поэтому выбор очевиден.

Эксцентриковый ротор механически связан с двигателем посредством приводного ремня. Для этого на обоих элементах устанавливаются шкивы, находящиеся в одной вертикальной плоскости. С их помощью можно регулировать передаточное число, изменять частоту вибрации установки.

Дополнительные элементы

Дополнительными элементами являются:

  • рукоятка (водило), использующаяся для направления виброплиты во время работы;
  • тележка, на которую устанавливают устройство при перемещении с одного места на другое;
  • натяжной механизм, который обеспечивает плотность контакта приводного ремня со шкивами двигателя и вибрационного механизма.

Рукоятка представляет собой длинную скобу П-образной формы, изготовленную из трубки. Ее крепление к плите производится через шарнирное соединение, частично компенсирующее вибрацию и защищающую работника от ее воздействия.

Тележка является отдельным элементом, хотя существуют варианты конструкции с жестким креплением. Ее подводят под плиту, наклонив установку за рукоятку на себя, опирают на тележку и перевозят в нужное место. При жестком креплении ножки с колесами устанавливаются на основании в перевернутом положении. При необходимости перемещения виброплиты установку переворачивают и везут в другое место.

Натяжной механизм обеспечивает плотный контакт приводного ремня и шкивов. Важно, чтобы ролик имел ручей, соответствующий ручью шкивов. Это поможет продлить срок службы ремня. Если ролик виброплиты установлен с внешней стороны, размер ручья должен соответствовать тыльной стороне ремня. Для натяжки используется регулировочный винт, позволяющий ослабить ремень для замены или натянуть до рабочего состояния.

Как сделать самому: пошаговая сборка

Рассмотрим процесс, как самому сделать самодельную виброплиту для уплотнения грунта. Порядок действий:

  1. С помощью болгарки вырезается плита (основание). Размер выбирается исходя из собственных представлений, рекомендуется придерживаться среднего значения 60*40 см.
  2. По краям делаются надрезы на расстоянии 7 см (спереди) и 5 см (сзади), на глубину около 5 мм. По линии надрезов края отгибают вверх на 25°, чтобы плита не цеплялась за грунт и не вязла.
  3. На верхнюю часть плиты привариваются два куска швеллера, усиливающие основание и края. Необходимо следить за тем, чтобы они находились в одной плоскости.
  4. С задней стороны в швеллерах сверлятся или прожигаются сварочным электродом отверстия для крепления двигателя. При необходимости предварительно приваривается металлическая площадка с монтажными отверстиями.
  5. Установка двигателя производится с использованием резиновых подушек.
  6. Устанавливаются проушины для крепления рукоятки.
  7. Ротор с эксцентриком изготавливается отдельно и устанавливается на плиту в готовом (собранном) виде. Он представляет собой вал, установленный в ступицы. Одна из них глухая, вторая — проходная. Сквозь нее проходит отрезок вала, на который устанавливается шкив. Необходимо обеспечить соосность шкивов, иначе приводные ремни придется менять каждую смену.
  8. Натяжное устройство крепится к раме в удобном для использования месте. Обычно оно устанавливается в середине, между шкивами, в точке максимального провисания ремня. Важно обеспечить размещение всех шкивов и натяжного ролика в одной плоскости.
  9. Рекомендуется закрыть вращающийся ротор защитным кожухом, чтобы исключить возможность травм.
  10. Устанавливается рукоятка, производится пробный запуск виброплиты, проверяется работоспособность. Устраняются обнаруженные неполадки или изъяны, вносятся необходимые поправки.
Читайте также:
Чем можно отмыть ржавчину с металла

Запуск виброплиты в эксплуатацию возможен только после полного устранения всех недостатков. Редко кому удается с первого раза получить ожидаемый результат, но после исправлений обычно установка начинает работать в нужном режиме. Основная настройка заключается в определении оптимальной величины эксцентрика и выборе скоростного режима работы.

Самодельная виброплита, какой бы она ни получилась, обеспечит значительно лучший результат, чем попытки утрамбовать слой засыпки вручную. Все обнаруженные недостатки будут устранены, по мере эксплуатации появятся дополнения или улучшения конструкции. Окончательный результат способен потягаться с промышленными образцами, если не опередить их по эффективности и качеству работы.

Основным преимуществом самодельных устройств является возможность в любой момент исправить или изменить конструкцию, внести дополнительные элементы. С готовыми виброплитами такие действия невозможны, поскольку конструкция подобных технических средств редко позволяет вносить изменения. Качество и скорость трудоемких операций с сыпучими материалами заслуживают усилий и времени, затраченных на создание самодельных установок.

Как сделать бензиновую виброплиту своими руками

Ранней весной, когда температура поднимается выше нулевой отметки, начинают оживать дачные и приусадебные участки. Кто-то занимается садовыми работами и подготовкой к посадкам, а некоторые затеяли ремонт или строительство. Как правило, без земляных работ не обходится: то дорожку утрамбовать под плитку, то в канаве дно укрепить. Здесь на помощь придёт виброплита, изготовленная своими руками и по собственному чертежу.

Назначение виброплит

Применяется подобный механизм для трамбования рассыпчатых участков земли и стройматериалов, а также незастывших поверхностей из асфальта и бетона. Особенно эффективен он на небольших территориях и тротуарах, а также там, куда недоступен въезд тяжёлой техники.

Применение этого приспособления значительно облегчит ручной труд в приусадебном или дачном ландшафтном строительстве. Произвести уплотнение грунта на садовой дорожке или небольшой автомобильной стоянке возле дома легче всего механизированным способом.

Выручит трамбовочный вибродинамик и при земляных работах по прокладке подземных коммуникаций, когда нужно утрамбовать грунт на дне траншеи.

Функционирует это устройство за счёт колебаний, возникающих при вращении маховика, закреплённого на эксцентриках:

  • Смещённым балластом через привод создаваемая вибрация передаётся на железное основание — подошву.
  • Чем она тяжелее, тем сильнее колебательный процесс и плотнее трамбовка.

Похожее устройство имеют виброплощадки на заводах по изготовлению железобетонных изделий и виброгалтовки для очистки различных предметов от заусенцев, окалины и прочих дефектов.

Критерии выбора устройства

На качество работы влияют несколько условий. Для получения отличного результата необходимо учесть все свойства модели и подбирать площадочный утрамбовщик, ориентируясь на стоящие перед агрегатом задачи.

Характеристика по массе

Это основное качество вибратора для утрамбовки любой поверхности, которое влияет на результативность выполнения поставленной задачи. На это необходимо обратить особое внимание при покупке или изготовлении самодельной виброплиты. Своими руками собранное устройство часто имеет перекос в сторону одной особенности, поэтому необходимо разобраться во всех характеристиках механизма.

По весу устройства для вибротрамбовки распределяются таким образом:

  • Лёгкие модели массой до 75 килограммов подходят для работы на поверхностях с небольшой (до 15 сантиметров) толщиной слоя грунта: тропинки в саду, придомовая территория для укладки плитки или ковриков.
  • Средние с толщиной осадки до 25 см достаточно универсальны. Они с одинаковой эффективностью справятся с нетяжелыми работами, помогут при укладке асфальта и тротуарной плитки. Их вес находится в диапазоне 75—90 кг.
  • На стройке при заливке фундамента и укреплении низа коммуникационных канав, а также укладки нескольких слоёв асфальтового покрытия пригодятся среднетяжёлые вибромашины массой до 140 килограммов и глубиной уплотнения до 60 сантиметров.
  • Тяжёлые плиты выполняют те же работы, что и предыдущие и весят более 140 кг.

Баланс между массой подошвы и мощностью силовой установки — главное, что влияет на выполнение устройством своих задач. Перекос в сторону тяжести плиты утопит установку в грунте, малый вес при излишней силе давления на основание не достигнет нужной плотности поверхности. Оптимальным считается соотношение массы плиты в 100 килограммов к мощности привода 5 лошадиных сил.

Дополнительные критерии

Кроме основных, имеются ещё характеристики, на которые необходимо обратить внимание. Они оказывают не меньшее влияние на эффективность работы и управление механизмом:

  • Сила вибрации.
  • Габариты подошвы.
  • Мощность двигателя.
  • Вид топлива.

Уровень колебательных движений, оказывающих давление на металлическую плиту, называется вибрационным усилием. Чем плотнее грунт, тем выше должен быть этот показатель.

Сила давления плиты на единицу площади, подвергаемой обработке, зависит от размера основания.

Топливо, которое потребляют вибротрамбовщики, традиционное — бензин, дизель и электроэнергия. Все профессионалы признают преимущество плиты, работающей с бензиновым двигателем. Они неприхотливы к условиям труда, стоимость их находится посередине, если сравнивать с аналогами. Дизельные агрегаты — самые дорогие и шумные из всех. Единственное преимущество — экономичный двигатель. Электрический инструмент наиболее дешёвый, по производительности он не отстаёт от бензиновых, но привязан к электросети.

Наиболее сбалансирована мощность у лёгких вибраторов. Спектр выполняемых ими работ не предполагает серьёзных характеристик для техники. Мотор с мощностью, соответствующей характеру работы и весу подошвы, поедет сам, а оператору останется только задавать направление.

Читайте также:
Чем отшлифовать доски своими руками

Полезные функции

Все вибрационные установки имеют добавочные приспособления, облегчающие труд или дающие дополнительную защиту. Для того чтобы переместить аппарат на новое место работы, наличие колёс и складной рукоятки сделает эту задачу выполняемой без лишних усилий.

Различные кожуха защитят машину от попадания частиц утрамбовываемой поверхности. Система смачивания плиты эффективна при укатывании горячего асфальта. Без неё он будет прилипать к верхнему слою.

Работы по укреплению дна в траншеях или утрамбовка грунта в узких местах практически невозможна без обеспечения реверсивного движения.

Самодельная виброплита

Заводские установки для трамбовки стоят немало. Поэтому некоторые мастера предпочитают изготовить виброуплотнитель самостоятельно. Этот процесс потребует навыков владения сваркой и наличия небольшого набора инструментов.

Преимущества самоделки

Стоимость устройства, изготовленного самостоятельно, гораздо ниже, чем у готового оборудования. По внешнему виду оно напоминает мотоблок с вибромоторчиком. Качество и долговечность обеспечиваются простотой конструкции. Эффективность такого вибратора не ниже, чем у покупного, а бывает и выше. Достоинства самодельной виброплиты:

  • Полное соответствие условиям работы, для которых она изготовлена, позволяет качественно выполнять назначенные функции.
  • Хозяин выбирает сам, какую сделать виброплиту: с электродвигателем или ДВС.
  • О собственной безопасности тоже каждый беспокоится самостоятельно. Поэтому все нужные системы защиты будут предусмотрены и установлены.
  • Наличие собственного устройства позволит выбирать время и место работы по своим обстоятельствам.

Выбор тягового устройства

В первую очередь необходимо решить вопрос, какой вид топлива предпочесть. Это может быть изготовленная своими руками виброплита на 220 В, однако её использование будет ограничено. Дизельный мотор слишком шумный и тяжёлый, поэтому предпочтительнее остановиться на бензиновом двигателе. Такой привод позволит производить уплотнение земли, песка, насыпных строительных материалов, плитки и асфальтных покрытий.

Для обеспечения приемлемого качества уплотнения подойдёт одно — или двухцилиндровый двигатель. На рынке их немало. В более дорогой категории наибольшей популярностью пользуются модели от Honda и Kipor, а также дешёвые Lifan, DDE и Champion.

Материалы и приспособления

Все, что нужно для постройки виброплиты с бензиновым двигателем, обычно имеется рядом или недорого приобретается на рынке. Материалы, которые предполагается использовать:

  • Бензиновый мотор.
  • Металлический лист размером 0, 80 на 0, 45 метра и толщиной 8— 0 миллиметров.
  • Два куска швеллера.
  • 4 болта на 12.
  • Трубка для рукоятки — подбирается по размеру ладони.
  • Амортизаторы от автомобильного мотора.
  • 2 колеса.

В крайнем случае имеется такая услуга, как прокат инструментов. Аренда необходимого оборудования обойдётся недорого. Приспособления, нужные для работы:

  • Аппарат для сварки и электроды.
  • УШМ и диски к ней.
  • Сверловочное приспособление (дрель или станок).
  • Молоток или небольшая кувалда.
  • Линейка, мел или чертилка, рулетка.
  • Защитные средства: маска сварщика, очки, перчатки.

Изготовление вибростола

В первую очередь изготавливается рабочая площадка. Края листового металла необходимо загнуть на 30 40 градусов относительно земли. Для этого поверхность пластины нужно надпилить в 10 сантиметрах от края, глубиной не более половины её толщины. Затем согнуть по линии надреза молотком. Швы на местах сгибов необходимо обварить для жёсткой фиксации. Такая конструкция подошвы позволит будущей виброплите скользить по поверхности, а не зарываться в неё.

Наиболее ответственный момент — приваривание швеллеров к подошве. Их нужно вымерять точно по размеру плиты и приварить, ориентируясь на центр — так, чтобы между ними было 70— 00 миллиметров. Чтобы плиту не повело, перегревать свариваемый материал не следует. Для крепления необходимо разметить швеллер по крепёжу мотора. Его можно просто приложить к полозьям из швеллера и нанести точки мелом или маркером. Можно также замерить эти расстояния рулеткой. После просверливания отверстия двигатель ставится на место и крепится болтами.

На последнем этапе изготавливается ручка, которая крепится к основанию через смягчающие пружины и колёса для удобства перемещения.

Правила эксплуатации

Любому человеку хочется, чтобы его оборудование работало как можно дольше и не ломалось. В случае с вибрационным устройством для этого нужно выполнять правила, которые относятся как к самодельному устройству, так и к фирменному:

  • Каждый раз перед началом работы необходимо придирчиво осмотреть аппарат. При нахождении трещин, ослабленных соединений не начинать использование техники до устранения недостатков.
  • Бензиновый двигатель больше других компонентов нуждается в уходе. Осмотр и чистка свечей зажигания, контроль уровня масла необходимо осуществлять регулярно.
  • Виброузел тоже требует к себе внимания. При отсутствии масла из строя выходят эксцентрики и подшипники.
  • Само устройство необходимо очищать от грязи.
  • Не транспортировать работающий вибратор.
  • Использовать оборудование на застывшем асфальте или бетоне запрещено.

Покупка агрегата

Если всё-таки принято решение о приобретении агрегата, нужно учитывать как основные критерии, так и мелкие нюансы, которые облегчат работу или увеличат срок его службы. Однако нельзя не упомянуть о производителях устройств вибротрамбовки.

На особом счету техника европейских производителей. Немецкая техника отличается своей надёжностью и долгим сроком использования. Даже прокатные образцы показывают хорошее качество и темпы работы. Всё оборудование имеет двойной запас прочности. Wacker, Weber, Ammann, Bomag производят профессиональное оснащение.

Израильские Shatal и чешские NTC имеют меньший ресурс, чем немцы, но на стройках и в частных владениях оказываются тоже неплохими работниками.

Южнокорейская техникаach Jeonil Minery не уступает продукции из Чехии или Израиля. На азиатском рынке это лучшее предложение среди всех виброустановок.

Российские изделия от компаний «Сплитстоун», «Мотопром» и «СЗПО» уступают средним европейским образцам по удобству и функциональности. Однако модернизация продолжается, и в продаже появляются новые, более совершенные модели.

Китайцы, как обычно, берут ценой. Их продукция годится только для редкой ненапряжённой работы. Среди массы неизвестных производителей выделяются компании TEKPACK, MASALTA, DYNAMIC, CIMAR.

Originally posted 2018-07-04 07:17:08.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: