ZGRZEWANIE

ZGRZEWANIE - jest procesem łączenia elementów z tworzyw termoplastycznych na skutek wywierania nacisku na uplastyczniony materiał. Uplastycznienie tworzywa następuje pod wpływem ciepła, doprowadzonego z zewnątrz albo wytworzonego wewnątrz materiału w wyniku działania prądu elektrycznego czy energii mechanicznej. Na skutek wywierania nacisku zachodzi wzajemne przepalanie się łańcuchów polimeru w wyniku częściowego ich przenikania z łączonych elementów. Splątane segmenty makrocząsteczek tworzą, po ochłodzeniu (pod naciskiem), trwałe połączenie. Ze względu na dyfuzyjny charakter procesu zgrzewania, właściwości wytrzymałościowe wytworzonego złącza (zgrzeiny) zależą głównie od wielkości i czasu trwania nacisku.

ZGRZEWANIE PRZEZ NAGRZANIE OD WEWNĘTRZNEJ STRONY ŁĄCZONYCH POWIERZCHNI - zgrzewanie prowadzi się za pomocą elementu grzejnego w postaci klina, płyty lub pręta, względnie ciepłem wytworzonym przez tarcie spajanych elementów.

ZGRZEWANIE PRZEZ NAGRZANIE OD ZEWNĘTRZNEJ STRONY ŁĄCZONYCH ELEMENÓW - polega na doprowadzeniu ciepła przez całą grubość spajanych materiałów do łączonych powierzchni za pomocą ogrzewanego elektrycznie elementu w postaci listwy, szyny, drutu itp. Są dwie podstawowe metody takiego spajania: zgrzewanie kontaktowe i zgrzewanie impulsowe.

ZGRZEWANIE PRZEZ WYTWARZANIE CIEPŁA WEWNĄTRZ ŁĄCZONYCH MATERIAŁÓW - metoda ta pozwala stosować zimne narzędzia ściskające. Do tej grupy metod spajania należą zgrzewanie prądem wysokiej częstotliwości i zgrzewanie ultradźwiękowe.

ZGRZEWANIE GORĄCYM KLINEM - polega na stopniowym uplastycznieniu krawędzi łączonych elementów za pomocą gorącego klina metalowego, przesuwanego wzdłuż złącza, z zachowaniem styku. Nacisk na spajane elementy wywiera się za pomocą rolki. Zgrzewanie gorącym klinem jest stosowane najczęściej do łączenia folii i cieńszych płyt z PVC, a ponadto z polietylenu. Metodą tą wykonuje się złącza zakładkowe.

ZGRZEWANIE NAGRZANĄ PŁYTĄ - tą metodą spajania uplastycznia się powierzchnie zgrzewanych elementów za pośrednictwem gorącej płyty wprowadzonej między łączone powierzchnie, po czym usuwa się płytę i dociska do siebie spajane elementy. Otrzymuje się w ten sposób doczołowe złącza rur i prętów z twardego PVC, poliolefin, PMMA i innych tworzyw. Metoda ta znajduje największe zastosowanie do czołowego zgrzewania rur przy montażu rurociągów.

ZGRZEWANIE CIEPŁEM TARCIA - w tym procesie zgrzewania źródłem ciepła niezbędnego do uplastycznienia tworzywa jest praca tarcia na powierzchniach łączonych elementów. Zależnie od sposobu wzajemnego tarcia tych elementów rozróżnia się zgrzewanie obrotowe, zwane zwyczajowo zgrzewaniem ciernym, oraz zgrzewanie wibracyjne.

ZGRZEWANIE KONTAKTOWE - nazywane często zgrzewaniem oporowym lub zgrzewaniem metodą gorącej elektrody jest jedną z najstarszych i zarazem najbardziej rozpowszechnionych metod łączenia folii. Metoda ta polega na dociśnięciu elementów jedną nagrzaną listwą do zimnego podłoża lub ściśnięciu łączonych elementów między dwiema nagrzanymi listwami.

ZGRZEWANIE IMPULSOWE - polega na ściśnięciu krawędzi łączonych folii między szybko nagrzewanymi i następnie szybko chłodzonymi listwami. Ciepło dopływa do elementu grzejnego przez folię do miejsca spojenia, z tym że element jest ogrzewany nie w sposób ciągły, lecz przez krótki impuls prądu elektrycznego o dużej mocy. Czas trwania impulsu jest regulowany zależnie od rodzaju oraz grubości zgrzewanych folii i wynosi 0,1-1s.

ZGRZEWANIE PRĄDEM WYSOKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI - proces ten, zwany inaczej zgrzewaniem pojemnościowym lub dielektrycznym, polega na ściśnięciu i uplastycznieniu łączonych materiałów między chłodzonymi elektrodami (listwami), w których wytwarza się szybkozmienne pole elektryczne. W tej metodzie zgrzewania wykorzystuje się właściwości dielektryczne tworzywa i stąd nosi on nazwę metody dielektrycznej.

ZGRZEWANIE ULTRADŹWIĘKOWE - (dźwięki o częstotliwości drgań większych niż 20kHz, niesłyszalne przez człowieka), polega na wprowadzeniu elementów w szybkie drgania mechaniczne z częstotliwością ok. 20kHz. Wskutek tego następuje nagrzewanie powierzchni styku spajania elementów do temperatury uplastycznienia tworzywa. Wywierany jednocześnie nacisk na miejsce spajania powoduje zgrzewanie łączonych elementów. Ciepło, niezbędne do uplastycznienia tworzywa, wydziela się na powierzchni złącza oraz wewnątrz zgrzewanych materiałów wskutek tarcia cząstek polimeru wprowadzonych w mechaniczne drgania. Czas zgrzewania ultradźwiękowego nie przekracza 1-2s i zależy od rodzaju tworzywa oraz grubości i kształtu łączonych elementów.

SPAWANIE

SPAWANIE - jest to proces łączenia na gorąco elementów z polimerów termoplastycznych oraz uplastycznienia i stopienia ich krawędzi bez wywierania docisku. Największe znaczenie ma proces spawania w strumieniu gorącego gazu (gazowego nośnika ciepła) przy użyciu prętów spawalniczych spełniających rolę spoiwa. Znajdują one zastosowanie głównie do spajania elementów z twardego PVC, rzadziej zmiękczonych poliolefin, poliamidów i polimetakrylanu metylu.

PALNIKI - są stosowane do ręcznego spawania tworzyw gorącym powietrzem. Używa się głównie palników elektrycznych. W mniejszym zakresie są stosowane palniki gazowe. Palniki elektryczne są ogrzewane spiralami oporowymi o mocy 250-500W. Do palników gazowych stosuje się acetylen, gaz ziemny płynny gaz propan-butan. Palniki są zasilane sprężonym powietrzem o ciśnieniu 5-40kPa, którego zużycie wynosi 1,2- 2m
/h. Temperaturę nagrzanego powietrza reguluje się przez zmianę napięcia prądu zasilającego w palnikach elektrycznych lub zmianę płomienia (ilości gazu) w palnikach gazowych.

DYSZE PALNIKÓW - standardowe mają przekrój kołowy. Oprócz nich stosuje się tzw. Dysze do szybkiego spawania. Takie dysze stanowią jednocześnie prowadnik spoiwa, które ulega w nich podgrzaniu.

KLEJENIE

KLEJENIE - polega na naniesieniu między łączone powierzchnie warstwy kleju, który po stwardnieniu, tj. przejściu z postaci ciekłej lub gęstopłynnej w stan stały, trwale łączy spajane elementy. Wytworzone połączenie nosi nazwę złącza klejowego lub skleiny. Klejenie jest możliwe dzięki dwóm, zasadniczym właściwościom kleju: adhezji (przyczepności), czyli zdolności trwałego przywierania do powierzchni łączonych materiałów, oraz kohezji - wewnętrznej spoistości substancji klejącej.

KLEJE - podstawowym składnikiem kleju jest spoiwo (lepiszcze), czyli substancja nadająca skleinie przyczepność do łączonych powierzchni i wymaganą wytrzymałość mechaniczną. Poza tym, kleje mogą zawierać substancje pomocnicze, jak rozpuszczalniki, napełniacze itp. W zależności od określonych właściwości fizycznych i chemicznych można dzielić kleje na różne grupy. Ze względu na sposób wiązania (schnięcia), rozróżnia się kleje wiążące fizycznie przez odparowanie rozpuszczalnika (kleje rozpuszczalnikowe) lub krzepnięcie stopionej masy klejowej (kleje topliwe) oraz kleje utwardzalne chemicznie - wiążące w wyniku reakcji chemicznych zachodzących pod wpływem podwyższonej temperatury (kleje termoutwardzalne) albo na skutek dodatku utwardzacza (kleje chemoutwardzalne). Zależnie od konsystencji, kleje mogą być ciekłe, plastyczne i stałe (topliwe).

ZŁĄCZA KLEJOWE - wytrzymałość mechaniczna połączeń klejowych zależy od rodzaju kleju i łączonych elementów, od typu połączenia (doczołowe, zakładkowe, nakładkowe, kątowe) oraz od wielkości i rodzaju obciążeń zewnętrznych działających na połączenie.

---