Спосіб зварювання поліетилен-поліпропіленових матеріалів

Реферат: Спосіб зварювання поліетилен-поліпропіленових матеріалів включає дотикання до нагрітого інструменту зразків поліетилен-поліпропіленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, вилученням нагрітого інструменту з технологічною паузою 3 с, стиснення зразків поліетилен-поліпропіленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, охолодження зразків поліетилен-поліпропіленових матеріалів до кімнатної температури. Зварювання проводять під дією постійного магнітного поля. UA 121610 U (54) СПОСІБ ЗВАРЮВАННЯ ПОЛІЕТИЛЕН-ПОЛІПРОПІЛЕНОВИХ МАТЕРІАЛІВ UA 121610 U UA 121610 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]. В якості найближчого аналогу вибраний спосіб зварювання поліетилен-поліпропіленових матеріалів. (ППМ) нагрітим інструментом [Demchenko V. Innovative method of polyethylenepolypropylene welding under the effect of strong constant magnetic field / V. Demchenko, M. Iurzhenko // V Internatitional research and practitice conference: Nanotechnology and nanomaterials "NANO-2017": book of abstract. - Chernivtsi, 2017] дотиканням до нагрітого інструменту зразків ПЕ-80 і ПП-80 за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, вилученням нагрітого інструменту з технологічною паузою 3 с, стисненням зразків ПЕ-80 і ПП-80 за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, охолодженням зразків ПЕ-80/ПП-80 до кімнатної температури. Цей спосіб пояснюється даними на графічному зображенні (ширококутові рентгенівські дифрактограми зварного з'єднання ПЕ-80/ПП-80: зразок за найближчим аналогом (крива 1) і за запропонованою корисною моделлю (крива 2) і табл. 1. Як видно з графічного зображення, 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 найближчим аналогом становить 6 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. 30 Таблиця 1 Етапи реалізації способу зварювання ППМ Дотикання зразка до нагрітого інструменту Т-ра, °C І Тиск, МПа Витримування, с Вилучення нагрітого інструмента, технологічна пауза, II тривалість, с Стиснення зварюваних зразків Т-ра, °C ІІІ Тиск, МПа Витримування, с Охолодження зварених зразків IV Тривалість охолодження, хв. Розривна міцність, МПа 35 40 Приклад реалізації способу за найближчим аналогом Зварювані полімери ПЕ-80/ПП-80 200 0,2 60 3 200 0,2 60 6 6 Недоліком відомого способу є те, що він не забезпечує високої впорядкованості структурних елементів зварного з'єднання. Задача запропонованої корисної моделі є розробка способу зварювання поліетиленполіпропіленових матеріалів нагрітим інструментом із забезпеченням кращої впорядкованості структурних елементів зварного з'єднання і підвищеної розривної міцності. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб зварювання поліетилен-поліпропіленових матеріалів включає дотикання до нагрітого інструменту зразків поліетилен-поліпропіленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, вилучення нагрітого інструменту з технологічною паузою 3 с, стиснення зразків поліетилен-поліпропіленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, охолодження зразків 1 UA 121610 U 5 10 15 поліетилен-поліпропіленових матеріалів до кімнатної температури, відповідно до корисної моделі, зварювання проводять під дією постійного магнітного поля. Для зварювання брали поліетилен-поліпропіленові матеріали марок ПЕ-80 і ПП-80. Індукція постійного магнітного поля (ПМП) становила 1 Тл. Запропонований спосіб зварювання термопластичних полімерів пояснюється табл. 2 і графічним зображенням (крива 2) і реалізується таким чином: Приклад 1. На першому етапі вміщують нагрітий інструмент у зону дії ПМП. Температура нагрітого інструмента 200 °C. На другому етапі дотикають зразки ПЕ-80 і ПП-80 до нагрітого 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 ПП-80 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 ПП-80 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 графічному зображенні (крива 2). Таблиця 2 Етапи реалізації способу зварювання термопластичних полімерів Приклади реалізації способу згідно з пропонованою KM Зварювані полімери ПЕ-80/ ПП-80 Приклад 1 Вміщення нагрітого інструмента в зону дії ПМП Т-ра, °C Дотикання зразка до нагрітого інструмента в зоні дії ПМП Т-ра, °C II Тиск, МПа Витримування, с Вилучення нагрітого інструмента із зони дії ПМП, III технологічна пауза, тривалість, с Стиснення зварюваних зразків у зоні дії ПМП Т-ра, °C Тиск, МПа Витримування, с Охолодження зварених зразків у зоні дії ПМП V Тривалість охолодження, хв. VI Вилучення зварених зразків із зони дії ПМП Т-ра, °C Розривна міцність, МПа І 20 200 200 0,2 60 3 200 0,2 60 6 20 12 Як видно з графічного зображення, за способом зварювання згідно запропонованої корисної моделі впорядкованість структурних елементів зварного з'єднання зростає (пор. криві 1 і 2 креслення). Зменшення висоти піку (110) 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 поліетилен-поліпропіленових матеріалів, що включає дотикання до нагрітого інструменту зразків поліетилен-поліпропіленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, вилученням нагрітого інструменту з технологічною паузою 3 с, стиснення зразків поліетилен-поліпропіленових матеріалів за температури 200 °C, тиску 0,2 МПа, витримування 60 с, охолодження зразків поліетилен-поліпропіленових матеріалів до кімнатної температури, який відрізняється тим, що зварювання проводять під дією постійного магнітного поля. 2 UA 121610 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3