Спосіб зварювання поліетиленових матеріалів

Реферат: Спосіб зварювання поліетиленових матеріалів шляхом дотикання до нагрітого інструмента зразків поліетиленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, вилучення нагрітого інструмента з технологічною паузою 3 с, стиснення зразків поліетиленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, охолодження зразків поліетиленових матеріалів до кімнатної температури. При цьому зварювання проводять під дією постійного магнітного поля. UA 116126 U (12) UA 116126 U UA 116126 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до з'єднання з нагріванням і тиском попередньо сформованих частин, конкретно до способів зварювання термопластичних полімерів, і призначена для застосування при з'єднанні елементів мікроелектроніки, труб, деталей конструкцій тощо. Відомі способи зварювання термопластичних полімерів як із генеруванням тепла всередині зварюваного матеріалу (за рахунок тертя чи використання ультразвукового, високочастотного, світлового, лазерного, інфрачервоного випромінювання) [Волков С.С. Сварка пластмасс ультразвуком / С.С. Волков, Ю.Н. Орлов, Б.Я. Черняк. - М: Химия, 1974. - С. 68], так і з використанням зовнішнього теплоносія (нагрітим газом чи нагрітим інструментом) [Комаров Г.В. Соединения деталей из полимерных материалов / Г.В. Комаров. - СПб.: Профессия, 2006. - С. 452]. Прототипом є спосіб зварювання поліетиленових матеріалів (ПМ) нагрітим інструментом [Демченко В.Л. Структурна організація та термомеханічні властивості зварних з'єднань різнотипних поліетиленів ПЕ-80/ПЕ-100 / В.Л. Демченко, М.В. Юрженко, В.І. Унрод // Вісник ЧДТУ. - 2016. - № 2. - С. 45-52] дотиканням до нагрітого інструмента зразків ПЕ-80 і ПЕ-100 за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, вилученням нагрітого інструмента з технологічною паузою 3 с, стисненням зразків ПЕ-80 і ПЕ-100 за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, охолодженням зразків ПЕ-80 до кімнатної температури. Цей спосіб пояснюється даними графіка (ширококутові рентгенівські дифрактограми зварного з'єднання ПЕ-80/ПЕ-100: зразок за прототипом (крива 1) і за запропонованою корисною моделлю (крива 2)) і табл. 1. Як видно з графіка, відомий спосіб не забезпечує високої впорядкованості структурних елементів зварного з'єднання, про що свідчить значна висота піка (110) дифракції рентгенівських променів на кривій 1. Експлуатаційні характеристики матеріалу визначаються впорядкованістю структурних елементів зварного з'єднання. Як видно з табл. 1, розривна міцність зварного з'єднання за прототипом становить 19,73 МПа. Водночас існують такі вузли конструкцій будівель і трубопроводів, які зазнають значної деформації і тому потребують підвищеної міцності. Також особливі вимоги висуваються до зварювання елементів мікроелектроніки. Таблиця 1 Етапи реалізації способу зварювання ПМ Дотикання зразка до нагрітого інструменту Температура, °C І Тиск, МПа Витримування, с Вилучення нагрітого інструмента, технологічна пауза, II тривалість, с Стиснення зварюваних зразків Температура, °C III Тиск, МПа Витримування, с Охолодження зварених зразків IV Тривалість охолодження, хв Розривна міцність, МПа 30 35 40 Приклад реалізації способу згідно з прототипом Зварювані полімери ПЕ-80/ПЕ-100 200 0,2 60 3 200 0,2 60 6 19,73 Недоліком відомого способу є те, що він не забезпечує високої впорядкованості структурних елементів зварного з'єднання. Задачею запропонованої корисної моделі є розробка способу зварювання поліетиленових матеріалів нагрітим інструментом із забезпеченням кращої впорядкованості структурних елементів зварного з'єднання і підвищеної розривної міцності. Поставлена задача вирішується тим, що за способом зварювання поліетиленових матеріалів дотиканням до нагрітого інструмента зразків поліетиленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, вилученням нагрітого інструмента з технологічною паузою 3 с, стисненням зразків поліетиленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, охолодженням зразків поліетиленових матеріалів до кімнатної температури, згідно з корисною моделлю, зварювання проводять під дією постійного магнітного поля. 1 UA 116126 U 5 10 Для зварювання брали поліетиленові матеріали марок ПЕ-80 і ПЕ-100. Індукція постійного магнітного поля (ПМП) становила 1 Тл. Заявлений спосіб зварювання термопластичних полімерів пояснюється табл. 2 і графіком (крива 2) і реалізується таким чином: Приклад На першому етапі вміщують нагрітий інструмент у зону дії ПМП. Температура нагрітого інструмента 200 °C. На другому етапі дотикають зразки ПЕ-80 і ПЕ-100 донагрітого інструмента в зоні дії ПМП. Температура 200 °C, тиск 0,2 МПа, витримування 60 с. На третьому етапі вилучають нагрітий інструмент із зони дії ПМП, технологічна пауза 3 с. На четвертому етапі зразки ПЕ-80 і ПЕ-100 піддають стисненню в зоні дії ПМП. Температура 200 °C, тиск 0,2 МПа, витримування 60 с. На п'ятому етапі охолоджують зразки ПЕ-80 і ПЕ-100 у зоні дії ПМП до кімнатної температури. Тривалість охолодження 6 хв. На шостому етапі вилучають зварений зразок із зони дії ПМП, температура зразка 20 °C. Дифрактограму одержаного зварного з'єднання наведено на графіку (крива 2). 15 Таблиця 2 Етапи реалізації способу зварювання термопластичних полімерів Приклади реалізації способу згідно з пропонованою KM Зварювані полімери ПЕ-80/ПЕ-100 Приклад 1 Вміщення нагрітого інструмента в зону дії ПМП Температура, °C Дотикання зразка до нагрітого інструмента в зоні дії ПМП II Температура, °C Тиск, МПа Витримування, с Вилучення нагрітого інструмента із зони дії ПМП, III технологічна пауза, тривалість, с Стиснення зварюваних зразків у зоні дії ПМП Температура, °C IV Тиск, МПа Витримування, с Охолодження зварених зразків у зоні дії ПМП V Тривалість охолодження, хв. Вилучення зварених зразків із зони дії ПМП VI Температура, °C Розривна міцність, МПа І 20 200 200 0,2 60 3 200 0,2 60 6 20 22,8 Як видно з графіка, за способом зварювання згідно з пропонованою корисною моделлю впорядкованість структурних елементів зварного з'єднання зростає (пор. криві 1 і 2). Зменшення висоти піку свідчить про формування краще впорядкованої структури зварного з'єднання, що підтверджується також поліпшенням розривної міцності матеріалу (пор. величини розривної міцності в таблицях). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб зварювання поліетиленових матеріалів шляхом дотикання до нагрітого інструмента зразків поліетиленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, вилучення нагрітого інструмента з технологічною паузою 3 с, стиснення зразків поліетиленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, охолодження зразків поліетиленових матеріалів до кімнатної температури, який відрізняється тим, що зварювання проводять під дією постійного магнітного поля. 2 UA 116126 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3