Natomiast przy zgrzewaniu podczerwienią, temperatura na powierzchni czołowej wzrasta wolniej niż w przypadku kon­wencjonalnego zgrzewania doczołowego, a rozkład tempera­tury jest bardziej równomierny.

Analiza czasowego przebiegu temperatur pozwala zauwa­żyć, iż w przypadku tradycyjnego zgrzewania doczołowego powierzchnia czołowa przez cały okres stapiania posiada tem­peraturę elementu grzejnego, podczas gdy w przypadku zgrze­wania promieniami podczerwonymi powierzchnia czołowa rury uzyskuje pożądaną temperaturę dopiero w fazie końcowej. Można więc mówić tu o stapianiu łagodniejszym, a raczej o uplastycznianiu, zwłaszcza iż wiadomo jest, że nie tylko tem­peratura, lecz również czas jej utrzymania wywiera silny wpływ na ewentualny rozkład ciepła w tworzywach termoplastycz­nych (rys. 3a i rys. 3b).

Dzięki zgrzewaniu bezdotykowemu nie dochodzi do zanieczysz­czenia powierzchni czołowych rur promiennikiem grzejnym. Nie trzeba również czyścić promiennika po każdym zgrzewaniu, gdyż nie występuje przyklejanie się materiału (co szczególnie w przy­padku polifluorku winylidenu - PVDF stanowi istotny problem).

Ponadto całkowicie pomija się fazę wyrównywania, wielokrot­nie przysparzającą problemów podczas tworzenia się wypfywki.

Wytwarzanie nacisku połączenia

Drugą istotną różnicą w porównaniu z tradycyjnym zgrze­waniem doczołowym jest wytwarzanie nacisku połączenia poprzez określony odcinek między łączonymi płaszczyznami, tzn. określoną drogę łączenia, a nie poprzez sprężynę, jako integralną część urządzenia.

W przypadku sprężyny znany jest bezpośredni związek: ugięcie sprężyny x stała sprężyny = nacisk sprężyny

ugięcie sprężyny

nacisk sprężyny

Ta sama analogia zachodzi również w przypadku łączenia. Zamiast stałej sprężyny mamy tu do czynienia z lepkością sto­pionego materiału. Wynika z tego równanie: droga łączenia x wskaźnik topienia = nacisk łączenia

głębokość stopienia

droga łączenia

nacisk łączenia

Korzyści są oczywiste:

Ze względu na to, iż wytwarzanie nacisku łączenia nastę­puje przez zastosowanie ogranicznika ruchu, powtarzalność jest bardzo duża (określona droga łączenia).

Niewielka wypływka o określonej wielkości w nieznacz­nym tylko stopniu zmniejsza przekrój rury, nie utrudnia prze­pływu medium i ogranicza wielkość obszarów martwych. Z uwagi na to, że siła łączenia nie zależy od siły zwierania, moż­na zignorować siły tarcia oraz siły bezwładności masy. Nie mają one wpływu na zgrzewanie.

Natomiast podczas tradycyjnego zgrzewania doczołowego pragnienie uzyskania z jednej strony krótkich czasów przełą-czeniowych (tzn. dużych sił przyspieszania) oraz z drugiej stro­ny dokładnego nacisku łączenia (po części bardzo małych sił zwierania) może prowadzić do konfliktu interesów i tym sa­mym do nieodtwarzalnych charakterystyk zgrzewania (różne wielkości zgrzein, rozrzut trwałości połączeń zgrzewanych itd.).

Typy maszyn

Georg Fischer ma w swojej ofercie dwie zgrzewarki na pro­mieniowanie podczerwone. Poręczna w obsłudze i o zwartej konstrukcji zgrzewarka typu IR 63 (rys. 4a) przeznaczona jest do spajania rur o średnicy od 20 do 63 mm, a zgrzewarka IR 225 (rys. 4b) - o średnicy od 63 do 225 mm. Obie maszyny nadają się do zgrzewania polifluorku winylidenu (PVDF) oraz polipropylenu (PP).

Podczas projektowania i konstruowania zgrzewarek przykła­dano z jednej strony dużą wagę do sztywności korpusów ma­szyn, z drugiej strony, natomiast, uwzględniono wymogi bez­pieczeństwa pracy i ergonomii oraz zastosowano nowoczesne wzornictwo przemysłowe. Z uwagi na to, iż wszystkie zgrze­warki firmy Georg Fischer są zaprojektowane, produkowane i kontrolowane ściśle wg normy ISO 9001, możliwe było speł­nienie wszystkich tych ważnych kryteriów.

Poniżej przedstawiono najważniejsze części wchodzące w skład konstrukcji obydwu zgrzewarek:

- Promiennik na podczerwień z powłoką ceramiczną zapew­nia doskonałą stabilność temperatury podczas całego procesu zgrzewania. Temperatura pracy promiennika mieści się w prze­dziale 320°C do 520°C, w zależności od materiału i średnicy rury, przy czym zachowuje się określoną odległość od 1,5-2,0 mm od topionego elementu.

- Bardzo duża sztywność korpusu aluminiowego oraz punk­tów mocujących wraz z precyzyjną prowadnicą zapewnia rów­nież w górnym zakresie wymiarów dokładną obróbkę elemen­tów zgrzewanych.

- Wolnoobrotowa strugarka zapewnia precyzyjną obróbkę końców rur.

- Zintegrowany system dźwigni kolanowych zapewnia wy­soki komfort obsługi przy małym wydatkowaniu siły. Kon­strukcja ta umożliwia krótkie czasy przełączania oraz równo­mierny i powolny wzrost nacisku łączenia w ostatniej fazie procesu łączenia.

- Precyzyjne urządzenie pomiarowe (potencjometr) gwa­rantuje dokładne nastawienie drogi łączenia (długości zakład­ki zgrzeiny).

- Posługując się zgrzewarką typu IR 63, można za pomocą zdejmowalnych sanek oraz dodatkowych kabli przedłużających wykonywać zgrzeiny na istniejącej instalacji.

Wyniki zgrzewania

Współczynnik zgrzewania jest miarą jakości zgrzewanego połączenia. Ustala się go w oparciu o próby rozciągania. Współ­czynnik zgrzewania wyliczany jest ze stosunku naprężenia nisz­czącego zgrzewaną próbkę do wytrzymałości materiału pod­stawowego (bez połączenia zgrzewanego).

Współczynnik zgrzewania np. 0,9 oznacza, że zgrzewana próbka posiada 90% wytrzymałości próbki nie zgrzewanej.

Nr 3/98

47

BIULETYN INSTYTUTU SPAWALNICTWA

---