zavarivanje plasticnih masa

8
EDUCATION OBRAZOVANJE ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2007), str. 111-118 111 V. Ilić, M. Antić ZAVARIVANJE PLASTIČNIH MASA I DEO WELDING OF PLASTICS PART I Stručni rad / Professional paper UDK/UDC: 621.791:678.5 Rad primljen / Paper received: Novembar 2007. Adresa autora / Author's address: Vera Ilić, dipl.ing , Milica Antić, dipl. ing. Zavod za zavarivanje, Grčića Milenka 67, Beograd, Srbija Ključne reči: Plastične mase, spajanje, zavarivanje. Keywords: Plastics, joining, welding. Izvod U radu su prikazane osnove zavarivanja plastičnih masa. Osobine plastičnih masa ne omogućavaju spajanje - zavarivanje uobičajenim postupcima topljenja. Zato postupci zavarivanja odgovaraju postupcima zavarivanja metala pod pritiskom, a načini zagrevanja su prilagođeni fizičkim zahtevima plastičnih masa. U prvom delu rada su date glavne osobine, podela, označavanje i odgovarajući standardi koji se odnose na plastične mase. Prikazane su i osnove zavarivanja toplim vazduhom/gasom i zavarivanje vrućim alatom. Abstract Fundamentals of plastics welding are presented in the paper. Properties of the plastics are not allowed joining - welding by the usual melting procedures. Processes for welding of plastics are analogous to welding of metals under the pressure and heating for joining are adapted to physical properties of plastics. Base properties, types, marking and corresponding standards for plastics are presented in the first part of the paper. Basements of welding by hot air/gas and by hot tools are shown. UVOD Osnovni podaci o plastičnim masama Pod plastikom se podrazumevaju plastične mase od svih materijala (izuzimajući metale) koji se u određenim temperaturnim granicama, pod uticajem mehaničkih sila, mogu oblikovati, posle čega dobijeni oblik i dalje zadržavaju. U ovu grupu spadaju i mnoge veštačke smole. Plastične mase su visokomolekularna organska jedinjenja koja se, uglavnom, dobijaju polimerizacijom, poliadicijom ili polikondenzacijom. Sirovine za proizvodnju plastičnih masa se dobijaju preradom uglja, nafte i zemnog gasa. Polimerizacija je sjedinjavanje većeg broja manjih molekula jednog jedinjenja u veće molekule- makromolekule, bez reakcionih produkata. Dobijeni proizvod ima isti procentualni sastav ugljovodonika, kao polazne supstance, ali mnogo puta veću molekulsku težinu od prvobitne. Pri polimerizaciji mogu nastati pravi, račvasti ili umreženi lanci, što opredeljuje vrstu polimera. Praktično nije moguće voditi proces polimerizacije tako da se dobije proizvod sačinjen od molekula iste veličine. Polimerizacioni procesi se naročito odigravaju pod uticajem katalizatora, svetlosti, toplote i pritiska. U tehnici se pravi razlika izme|u blokovske polimerizacije (proizvodnja kaučuka, celuloze, polistirola…), suspenzione polimerizacije (proizvodnja polivinilhlorida, polivinilacetathlorida…) i emulzione polimerizacije (proizvodnja polietilena, polipropilena…). Neke fizičko-hemijske karakteristike su u korelaciji sa sa molekularnom masom. Tako sa porastom molekularne mase, temperatura topljenja i ključanja homolognih jedinjenja raste, dok mogućnost termičkog razlaganja opada. Procesi polimerizacije na području neorganske hemije sreću se kod silikata, fosfata, volframata, molibdenata i sl. Poliadicija je postupak dobijanja visokomolekularnih plastičnih masa između polimerizacije i poli- kondenzacije. Nasuprot polikondenzaciji, pri poliadiciji ne dobijaju se nikakvi niskomolekularni proizvodi razlaganja. Proizvodi koji nastaju poliadicijom nazivaju se poliadukti ili poliadicioni proizvodi (poliuretani, epoksi-smole…). Polikondenzacija je postupak hemijske reakcije pri kojoj se od prostih molekula stvaraju novi, veći molekuli, uz izdvajanje jednostavnih molekula (H 2 O, HCl i sl.), a plastične mase koje nastaju ovim postupkom su, na primer poliesteri, poliamidi, silikoni i dr. Podela plastičnih masa Postoji više pristupa za grupisanje plastičnih masa, čiji je broj veoma veliki i iz dana u dan se povećava. Zbog komplikovane strukture, nomenklaturni nazivi plastičnih

Upload: zeljko-ristic

Post on 09-Aug-2015

153 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

Zavarivanje Plasticnih Masa

TRANSCRIPT

Page 1: Zavarivanje Plasticnih Masa

EDUCATIONOBRAZOVANJE

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2007), str. 111-118 111

V. Ilić, M. Antić

ZAVARIVANJE PLASTIČNIH MASA I DEO

WELDING OF PLASTICS PART I

Stručni rad / Professional paper

UDK/UDC: 621.791:678.5

Rad primljen / Paper received: Novembar 2007.

Adresa autora / Author's address: Vera Ilić, dipl.ing , Milica Antić, dipl. ing. Zavod za zavarivanje, Grčića Milenka 67, Beograd, Srbija

Ključne reči: Plastične mase, spajanje, zavarivanje. Keywords: Plastics, joining, welding. Izvod U radu su prikazane osnove zavarivanja plastičnih masa. Osobine plastičnih masa ne omogućavaju spajanje - zavarivanje uobičajenim postupcima topljenja. Zato postupci zavarivanja odgovaraju postupcima zavarivanja metala pod pritiskom, a načini zagrevanja su prilagođeni fizičkim zahtevima plastičnih masa. U prvom delu rada su date glavne osobine, podela, označavanje i odgovarajući standardi koji se odnose na plastične mase. Prikazane su i osnove zavarivanja toplim vazduhom/gasom i zavarivanje vrućim alatom.

Abstract Fundamentals of plastics welding are presented in the paper. Properties of the plastics are not allowed joining - welding by the usual melting procedures. Processes for welding of plastics are analogous to welding of metals under the pressure and heating for joining are adapted to physical properties of plastics. Base properties, types, marking and corresponding standards for plastics are presented in the first part of the paper. Basements of welding by hot air/gas and by hot tools are shown.

UVOD

Osnovni podaci o plastičnim masama

Pod plastikom se podrazumevaju plastične mase od svih materijala (izuzimajući metale) koji se u određenim temperaturnim granicama, pod uticajem mehaničkih sila, mogu oblikovati, posle čega dobijeni oblik i dalje zadržavaju. U ovu grupu spadaju i mnoge veštačke smole.

Plastične mase su visokomolekularna organska jedinjenja koja se, uglavnom, dobijaju polimerizacijom, poliadicijom ili polikondenzacijom. Sirovine za proizvodnju plastičnih masa se dobijaju preradom uglja, nafte i zemnog gasa.

Polimerizacija je sjedinjavanje većeg broja manjih molekula jednog jedinjenja u veće molekule-makromolekule, bez reakcionih produkata. Dobijeni proizvod ima isti procentualni sastav ugljovodonika, kao polazne supstance, ali mnogo puta veću molekulsku težinu od prvobitne. Pri polimerizaciji mogu nastati pravi, račvasti ili umreženi lanci, što opredeljuje vrstu polimera. Praktično nije moguće voditi proces polimerizacije tako da se dobije proizvod sačinjen od molekula iste veličine. Polimerizacioni procesi se naročito odigravaju pod uticajem katalizatora, svetlosti, toplote i pritiska. U tehnici se pravi razlika izme|u blokovske polimerizacije (proizvodnja kaučuka, celuloze, polistirola…), suspenzione polimerizacije (proizvodnja polivinilhlorida, polivinilacetathlorida…) i

emulzione polimerizacije (proizvodnja polietilena, polipropilena…).

Neke fizičko-hemijske karakteristike su u korelaciji sa sa molekularnom masom. Tako sa porastom molekularne mase, temperatura topljenja i ključanja homolognih jedinjenja raste, dok mogućnost termičkog razlaganja opada.

Procesi polimerizacije na području neorganske hemije sreću se kod silikata, fosfata, volframata, molibdenata i sl.

Poliadicija je postupak dobijanja visokomolekularnih plastičnih masa između polimerizacije i poli-kondenzacije. Nasuprot polikondenzaciji, pri poliadiciji ne dobijaju se nikakvi niskomolekularni proizvodi razlaganja. Proizvodi koji nastaju poliadicijom nazivaju se poliadukti ili poliadicioni proizvodi (poliuretani, epoksi-smole…).

Polikondenzacija je postupak hemijske reakcije pri kojoj se od prostih molekula stvaraju novi, veći molekuli, uz izdvajanje jednostavnih molekula (H2O, HCl i sl.), a plastične mase koje nastaju ovim postupkom su, na primer poliesteri, poliamidi, silikoni i dr.

Podela plastičnih masa

Postoji više pristupa za grupisanje plastičnih masa, čiji je broj veoma veliki i iz dana u dan se povećava. Zbog komplikovane strukture, nomenklaturni nazivi plastičnih

Page 2: Zavarivanje Plasticnih Masa

OBRAZOVANJE EDUCATION

112 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2007), str. 111-118

masa su u praksi neprihvatljivi. Standardno označavanje (EN, SRPS, DIN, ISO...) bazirano je na pravilima Međunarodne unije za čistu i primenjenu hemiju (IUPAC), tako da se za izvorno zasnovan naziv polimera, kada iza reči "poli" sledi naziv koji je sastavljen od više od jedne reči, te reči stavljaju u zagradu.

Za oznake se koriste samo velika slova. U tabeli broj 1 navedene su oznake najčešće korišćenih polimera, koje je publikovala navedena komisija, a koje su indentične sa oznakama u standardu.

Oznake su prvenstveno namenjene kao pogodna skraćivanja dugih hemijskih naziva u publikacijama i drugim pisanim materijalima, a nisu namenjene za odabiranje materijala.

Oznakama osnovnih polimera navedenih u tabeli 1 mogu se dodavati do četiri dopunske oznake, radi raspoznavanja modifikacija osnovnog polimera. Oznake posebnih svojstava modifikovanog osnovnog polimera dodaju se iza oznake osnovnog polimera i odvojene su od nje crticom. Nikakva oznaka ne sme se staviti ispred oznake osnovnog polimera.

Tabela 1: Osnovni polimeri

Oznaka Naziv homopolimera i prirodnih polimera

CA

CN

CP

EP

PA

PAN

PB

PE

PCTFE

PP

PS

PVC

SI

SP

UP

Celulozni acetat

Celulozni nitrat

Celulozni propionat

Epoksidi, epoksi…

Poliamid

Poliakrilonitril

Polibuten-1

Polietilen

Polihlortrifluoretilen

Polipropilen

Polistiren

Polivinilhlorid

Silikon

Zasićen poliester

Nezasićen poliester

Za zavarivačke namene celishodna je podela prema toplotnim osobinama. Tako je definisana podela na: termoplaste i duroplaste.

Termoplasti su plastične mase koje pri ponovnom zagrevanju do određene temperature, reverzibilno očvršćavaju.

Najčešće upotrebljavani termoplasti kao i njihove osobine prikazane su u tabeli 2.

Duroplasti su plastične mase koje postupkom povećanja molekula postaju ireverzibilno otvrdnute. To znači da je postupkom izrade duroplast dobio konačni oblik.

Termoplasti (TMP) su plastične mase koje pri ponovnom zagrevanju do određene temperature, reverzibilno omekšavaju. Omekšan i ohlađen termoplast se ponovnim zagrevanjem može dovesti u testasto stanje preko kojeg se dobija konačni oblik.

Među termoplastima koji se masovno koriste u izradi polufabrikata od plastičnih masa su polietilenske termoplastične mase.

Tipovi polietilenskih masa se klasifikuju i označavaju na bazi vrednosti intervala karakterističnih svojstava i to:

• konvencionalne gustine, • brzine tečenja rastopa,

kao i podataka o primeni , o postupku prerade, važnim svojstvima, aditivima, boji, punilima i sredstvima za ojačanje, (vrednosti pojedinih svojstava su naznačene u proizvođačkim specifikacijama).

Sistem označavanja utvrđen je u standardu SRPS G.C1.290-1990 g., a primenjuje se na homopolimere i kopolimere etilena, kao i na mešavine navedenih polimera. Označavanje po navedenom standardu ne podrazumeva da materijali sa istom oznakom imaju potpuno ista svojstva.

Oznaka vrste materijala sastoji se iz opisnog označavanja vrste polimera, ”temoplastična masa” (TMP) i identifikacionog bloka oznake koji sadrži oznaku srpskog standarda i pojedinačne oznake izabranih karakteristika materijala.

Page 3: Zavarivanje Plasticnih Masa

EDUCATIONOBRAZOVANJE

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2007), str. 111-118 113

Primer označavanja:

Termoplastična masa JUS G.C1.290 -PE, B, 50-G006

Oznaka jugoslovenskog standarda

blok podataka1: simbol

blok podataka2: 1.mesto: za duvanje šupljih tela

blok podataka3: 1.mesto: konvencionalna gustina

2.mesto:brzina tečenja rastopa (uslovi ispitivanja)

3.mesto: brzina tečenja rastopa (oznaka raspona vrednosti)

Tabela 2: Osobine termoplasta

Oznaka

Čvrstoća (MPa)

Izduženje (%)

Modul elastičnosti

E, (102N/mm2)

Gustina(kg/m3)

Linearni koeficijent izduženja α, (10-4K-1)

Toplotna provodlj (W/mK)

Dielektrični faktor

tgβ

Dielektrična konstanta

ε

Unutrašnji otpor

molekula R, (Ω)

PA

Poliamid 800 50-130 25-32 1120 0,7-1,2 0,18-0,21 2x10-2 3,5 1014

PEHD

Polietilen visoke gustine

350 200-1000 8-14 950 1,5-2 0,33-0,44 5x10-4 2,3 1017

PELD

Polietilen niske gustine

150 300-1000 1,5-5 920 2,3 0,28-0,30 3x10-4 2,3 1017

PP

Polipropilen 350 700-800 11-15 905 1,1-2,0 0,19-0,22 6x10-4 2,2 1017

PVCT

Polivinilhlorid tvrdi

550 20-50 29-35 1400 0,7-0,8 0,14-0,16 3x10-2 6 1011

PVCM

Polivinilhlorid meki

200 100-400 0,03-0,4 1350 1,8-2,0 0,13-0,15 1x10-2 3 1015

Karakterististična svojstva termoplastičnih masa

Karakteristična svojstva u vezi sa standardima kojima su definisanane metode i uslovi ispitivanja istih, prikazani su u tabeli 3.

Pri ugovaranju ili isporuci elemenata od TMP (cevi, ploče, fitinzi, sedla…), tehničke podatke koji se odnose

na materijal koji je upotrebljen mora proizvođač staviti na raspolaganje kupcu.

Po pravilu, osnovni materijal koji se koristi za proizvode koji se spajaju zavarivanjem moraju biti od čistog polimeta (PEHD, na pr.), kome su dodati samo oni antioksidanti, UV stabilizatori i pigmenti neophodni za proizvodnju i za zavarljivost.

Svi aditivi moraju da budu ravnomerno dispergovani.

Page 4: Zavarivanje Plasticnih Masa

OBRAZOVANJE EDUCATION

114 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2007), str. 111-118

Tabela 3: Svojstva TMP

Svojstva / jedinica Oznaka SRPS standarda Oznake EN, ISO, DIN, DVS

Mehanička :

-granica razvlačenja MPa

-prekidna čvrstoća MPa

-izduženje na granici razvlačenja %

-izduženje pri kidanju %

-modul elastičnosti pri zateza. MPa

-savojni modul pri 1% rel.def. MPa

-modul smicanja i f mehan. gub. MPa

-modul puzanja pri zatezanju MPa

-modul puzanja pri savijanju MPa

-udarna žilavost po Izodu kJ/m2

- udarna žilavost po Šarpiju kJ/m2

-tvrdoća metodom utiskiv. kugle MPa

-tvrdoća po Rokvelu

-tvrdoća po Šoru A ili D

SRPS .G.S2.612

SRPS .G.S2.612

SRPS .G.S2.612

SRPS .G.S2.612

SRPS .G.S2.612

SRPS .G.S2.614

SRPS G.S2.617

SRPS G.S2.616

SRPS G.S2.526

SRPS G.S2.527

SRPS G.S2.525

ISO 1872, DIN 8875, DIN 16960,

ISO 1872, DIN 16963

ISO 1872

ISO 1872

ISO 1872

ISO 1872

ISO 537

ISO 899

ISO 6602

ISO 974

Termička :

-Temperatura ugiba pod optereć. °C

-temperatura omekšav. po Vikatu °C

-temperatura krtosti °C

SRPS G.S2.617

SRPS G.S2.617

ISO 974

Električna:

-Površinska otpornost Ω

-Specifična otpornost Ω

- dielektrična čvrstoća kV/mm

-pelativna permitivnost

-faktor dielekričnih gubitaka

-faktor površinskih provodnih staza

SRPS N.A5.011

SRPS N.A5.011

SRPS N.A5.012

SRPS N.A5.015

SRPS N.A5.015

SRPS N.A5.010

ISO 974

Pri starenju:

-izlaganje prirodnoj svetlosti

-izlaganje veštačkoj svetlosti

-određivanje promena pri izlag. svetlo.

-starenje u peći

SRPS G.S2.656

SRPS G.S2.657

SRPS G.S2.658

ISO 4607

ISO 4577

Ostala:

-brzina tečenja rastopa g/10min

-gustina otpreska epruvete g/cm3

-upijanje vlage mg

-brzina propust. vodene pare g/m2.d

-propustljivost gasova g/m2.d, bar

-otpornost prema teč. hemikal. ml/g

-tenzokotozija h

-zapaljivost preko indeksa O2

SRPS .G.S2.601

SRPS .G.S2.510

SRPS .G.S2.620

SRPS .G.S2.723

SRPS .G.S2.622

SRPS .G.S2.623

SRPS .Z.C8.023

ISO 2556

ISO 1628/3

Page 5: Zavarivanje Plasticnih Masa

EDUCATIONOBRAZOVANJE

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2007), str. 111-118 115

Ponašanje termoplasta pri zagrevanju

Proces polimerizacije je praktično nemoguće voditi tako da bi se dobio proizvod sačinjen od molekula iste veličine. Zato se u praksi susrećemo sa polimerima koji su mešavina molekula sa molekulskom masom većom ili manjom od željene. Mnoge fizičko-hemijske karakteristike su u korelaciji sa molekulskom masom (npr. sa porastom molekulske mase, mogućnost termičkog razlaganja opada, dok, temperatura ključanja i topljenja raste).

Pri zagrevanju termoplasta ne postoji uobičajena tačka topljenja jedinjenja. Termoplasti pri zagrevanju omekšavaju, pa preko testastog stanja postaju sve sličniji tečnostima. Pre nego što se masa termoplasta približi tečnom stanju, počinje proces termičkog razlaganja, kao posledica raspada većih molekula.

Kako sa ponovnim hlađenjem termoplast reverzibilno otvrdnjava, to će se osobine tako ohlađenog termoplasta unekoliko razlikovati od prvobitnih. Razlike mehaničkih osobina su veće ukoliko:

• termoplast sačinjavaju molekuli u vrlo širokom području molekularnih masa;

• je udeo molekula sa većom molekularnom masom veći od srednjih vrednosti;

• je udeo molekula sa velikom molekularnom masom koje omekšavaju na temperaturi bliskoj termičkom razlaganju;

• termoplast predugo zagrevan (npr. zagrevanje toplim vazduhom, do visoke temperature).

Ponašanje termoplasta pri zagrevanju pokazuje, dakle, da se plastične mase ne mogu zavarivati postupcima topljenja. Zato postupci zavarivanja odgovaraju postupcima zavarivanja metala pod pritiskom, a načini zagrevanja su prilagođeni fizičkim zahtevima plastičnih masa.

ZAVARIVANJE TERMOPLASTA

Kod svih postupaka zavarivanja termoplasta, površine koje treba spojiti, treba zagrejati do temperature "testastog" stanja. Pomoću pritiska tako zagrejanih površina ostvaruje se zavareni spoj.

Postupci zavarivanja se međusobno razlikuju prema načinu grejanja. U praksi se primenjuju sledeći postupci zavarivanja:

• zavarivanje toplim vazduhom / gasom;

• zavarivanje vrućim alatom;

• ekstruziono;

• ekstruziono sa toplim gasom;

• visokofrekventno, frikciono;

• ultrazvučno;

• vibraciono zavarivanje

• elektrootporsko sa spojnicama, elektrofuzijsko.

Pred navedenih postupaka primenjuju se i postupci: zavarivanje trenjem, zavarivanje toplim impulsom i zavarivanje snopom svetlosti.

Zavarivanje toplim vazduhom/gasom

Postupak zavarivanja spada u ručne postupke, a prikazan je na slikama 1, 2 i 3.

Slika 1: Pribor i pomoćni alat

Slika 2: Vođica (šoba) sa grejačem za dovod toplog gasa

Slika 3: Zavarivanje sa dodatnom žicom

Oblici žljebova za zavarivanje su slični onima pri zavarivanju čelika.

Vazduh ili gas (N2, O2) dovodi se preko grejača (električni ili gasni) i zagreva do potrebne temperature. Šobom grejača usmerava se topli vazduh u žljeb za zavarivanje, gde je postavljena dodatna šipka (žica od TPM). Tokom zavarivanja šobu treba njihati, a žicu koja

Page 6: Zavarivanje Plasticnih Masa

EDUCATION OBRAZOVANJE

116 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2007), str. 111-118

je iznad žljeba, treba pritiskivati pod pravim uglom. Ispred žice nastaje nadvišenje šava, a po ivicama šava, zavarivačka pena. Pri tom i nadvišenje i pena moraju biti sastavljeni od osnovnog materijala i materijala žice. To ukazuje da je pravilno urađeno zagrevanje.

Pri nepravilnom ili nedovoljnom zagrevanju, nadvišenje će se sastojati ili samo od osnovnog materijala, ili samo od materijala dodatne žice, ili uopšte nema nadvišenja.

Preveliko zagrevanje, ili previsoka temperatura zavarivanja prouzrokuje veliko termičko razlaganje materijala. Na to ukazuje formiranje ogorine pene po

šavu. Ove nepravilnosti znatno umanjuju čvrstoću spoja.

Parametri zavarivanja, prema DVS 2207-3, prikazani su u tabeli 4.

Postupci zavarivanja toplim vazduhom/gasom zahtevaju dobru osposobljenost zavarivača.

Ovaj postupak se može mehanizovati ekstruzijom. Postupak ekstruzionog zavarivanja toplim vazduhom/gasom prikazan je šematski na skici 1a i 1b. Zavarivanje se izvodi jednim zavarom, a brzina pretapanja dodatnog materijala je oko 2,5 kg/h.

Tabela 4: Preporučeni parametri zavarivanja za različite TMP

Sila zavarivanja [N] na žici prečnika: Oznaka TMP (SRPS G.C1.290

DIN 7728-1) do 3mmØ do 4 mm Ø

Temperatura gasa °C

Protok gasa l/min.

PE-HD 6...10 (WF)*

10...16 (WZ)** 15...20 25...35

300...350 40...60

PE-LD Prikladan samo za popune WF 260...320 40...60

PP 6...10 (WF)*

10...16 (WZ)** 15...20 25...35

280...330 40...60

PVC-U, PVC-HI 5...9 (WF)*

8...12 (WZ)** 8...12

15...25 320...370 40...60

PVC-P 15...20 (WF)* 4...8 (WZ)**

18...25 7...12

300...370 40...60

PVC-C 10...15(WF)* 15...20 (WZ)*

15...20 20...25

350...400 40...60

PMMA 12...16 (WF)* 12...16 (WZ)*

12...16 20...30

320...370 40...60

PVDF 10...15 (WF)* 12...17 (WZ)*

15...20 25...35

350...400 40...60

*WF-zavarivanje toplim gasom, ručno dodavanje žice. **WZ- zavarivanje toplim gasom, mehanizovano dodavanje žice.

a)

b)

Skica 1: Postupak ekstruzionog zavarivanja toplim vazduhom

Page 7: Zavarivanje Plasticnih Masa

EDUCATIONOBRAZOVANJE

ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2007), str. 111-118 117

Zavarivanje vrućim alatom

Princip grejanja sastoji se u zagrevanju površina koje se spajaju, termostatičkim grejačem, koji se zagreje do temperature koja odgovara termoplastu. Pri tom, površine koje se spajaju treba da se dodiruju sa grejnim telom (vrućim alatom) za vreme zagrevanja.

Kada su površine zavarivanja zagrejane do zadate temperature, površine se dodirnu i pritisnu i tako stegnute drže u alatu do hlađenja.

Postupak je pogodan za ručno zavarivanje šipkastih oblika, mehanizovano preklopno zavarivanje, a postupak se pokazao najboljim za sučeono zavarivanje cevi. U te svrhe, uz grejno telo, koriste se posebni stezni alati, koji služe i za centriranje i pripremu za spajanje.

Paralelnost površina za zavarivanje postiže se postavljanjem planparalelnog rotirajućeg oblikača. Pomoću njega se poravnaju kontaktne površine. Provera ravnosti ivica utvrđuje se po izvlačenju oblikača, dodirom površina.

Maksimalna širina zazora po obimu iznosi 0,5 mm, a maksimalna denivelacija po obimu iznosi ±10 % debljine zida cevi, ali ne veća od 1,0 mm. Površine koje se zavaruju se potom razdvajaju, postavlja se termostatički grejač zagrejan do temperature zavarivanja.

Postupak sučeonog zavarivanja cevi toplim alatom prikazan je na slikama 4, 5 i 6.

Princip zavarivanja toplim alatom prikazan je na skici 2 i 3. U tabeli 5 prikazani su parametri zavarivanja cevi toplim alatom.

Slika 4: Priprema za zavarivanje cevi toplim alatom

Dakle, posle dovođenja površina u paralelnost i saosnost, površine koje se zavaruju se potom razdvoje. Postavlja se termostatički grejač zagrejan na temperaturu zavarivanja - za PEHD ona iznosi 230 °C, a za PP 240°C.

Slika 5: Grejanje pomoću toplog alata -pegle

Slika 6: Zavareni spoj u alatu

Oko njega se primenjuje sila pritiska od 15 N/cm2. Cevi se zatim razmaknu i brzo izvuče grejač. Pri tome se mora paziti da se ne oštete zagrejane i omekšane površine cevi.

Zatim se cevi brzo dovode u kontakt. Kada se povrsine za zavarivanje dotaknu, povećava se sila stezanja, koja je jednaka sili zavarivanja.

Tako se površine održavaju u stegnutom stanju u trajanju preporučenog vremena, pazeći da sila kontakta ne popusti. Stezni alat se otpušta kada spoljna temperatura zavara spadne ispod 35-40°C. To se obično događa u brojčano jednakom broju minuta kao što je debljina zida cevi u mm.

Dijagram promene sile i temperature pri zavarivanju cevi prikazan je na skici 2, a na skici 3 predstavljen je izgled zavarenog spoja ostvarenog postupkom sa grejnim elementom.

Page 8: Zavarivanje Plasticnih Masa

EDUCATION OBRAZOVANJE

118 ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE (3/2007), str. 111-118

Skica 2: Dijagram procesa Skica 3: Nabor kod sučeonog spoja

Tabela 5: Preporučeni parametri za cevi i fitinge od PE-HD

Nominalna debljina zida cevi

mm

Visina istisnutog nabora pri:

P<0,15 N/mm2

min. vrednosti

Vreme grejanja (10 x debljina

zida cevi) s

Vreme za uklanjanje

grejača s max.

Vreme spajanja Pritiskom Hlađenjem

s min. vrednost

do 4.5

4,5...7,0

7,0...12,0

12,0...19,0

19,0...26,0

26,0...37,0

37,0...50,0

50,0...70,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

45

45...70

70...120

120...190

190...260

260...370

370...500

500...700

5

5...6

6...8

8...10

10...12

12...16

16...20

20...25

5

5...6

6...8

8...11

11...14

14...19

19...25

25...35

6

6...10

10...16

16...24

24...32

32...45

45...60

60..80

ZAKLJUČAK

Osvajanje izrade, usavršavanje i primena plastičnih masa zahtevala je i razvoj i osvajanje odgovarajućih postupaka spajanja topljenjem, odnosno njihovog zavarivanja. U radu su prikazane osnove zavarivanja plastičnih masa. Osobine plastičnih masa ne omogućavaju spajanje - zavarivanje uobičajenim postupcima topljenja.

U prvom delu rada su date glavne osobine, podela, označavanje i odgovarajući standardi koji se odnose na plastične mase. Prikazane su i osnove zavarivanja toplim vazduhom/gasom i zavarivanje vrućim alatom. U drugom delu rada biće prikazani ostali najčešće primenjivani postupci spajanja plastike zavarivanjem.

LITERATURA

[1] DVS 2207-4:1993: Welding of thermoplastics- Extrusion welding- Panels and pipes

[2] DVS 2209-1:1981: Welding of thermoplastics materials- Extrusion welding- Procedures, characteristics

[3] DVS 2212-1:1994:Examination of plastic welders examination-Group I- Hot gas welding with torch separate from filler rod (WF), hot gas string-bead welding (WZ), heated tool butt welding (HS)

[4] DVS 2216-2:1992: Ultrasonic Joining of Moulded Parts and Semi-Finished Parts of Thermoplastic Polymers in Mass Production- Ultrasonic Welding, Methods and Features

[5] DVS 2217-1:1999: Vibration welding of mouldings and semi-finished products made of thermoplastic polymers in series production

[6] DVS 2219-1:1994: High frequency joining of thermoplastic materials for mass production- Machines, tools, rocessing technology

[7] Joining processes for plastic; SLV Duisburg GmBH, Nemačka, 2003.R. A. Jarman, Design in Relation to Welding and Joining, in Corrosion, Vol. 2, Corrosion Control, Ed. L. L. Shreir, J. A. Jarman and D. T. Burstein, Butterworth, Oxford, 2000., 9:85-9:104.