Схема установки для сварки пластмасс ультразвуком. Установка состоит из тех же элементов, что и установка для сварки металлов, но отличается от последней тем, что оси волновода и нижнего прижима лежат на одной линии, перпендикулярной свариваемым поверхностям.
Сварка пластмасс ультразвуком осуществляется за счет тепла, выделяющегося в местах контакта свариваемых поверхностей без значительного разогрева всей толщины материала. Это позволяет получать соединения большой толщины.
Опыты показывают, что пластмассы успешно свариваются в тех случаях, когда зона сварки попадает в пучность амплитуд. Это позволяет сконцентрировать значительное количество тепла, выделяющегося при поглощении ультразвука пластмассой, в месте сварки. В результате происходит поверхностное размягчение пластмасс и соединение их при сжатии.
Большое влияние на процесс сварки оказывают явления отражения ультразвука. Так, например, процесс сварки органического стекла успешно проходит на подушке из резины, которая является отражающим материалом для ультразвука.
Преимуществом процесса сварки пластмасс ультразвуком является концентрация нагрева только в месте сварки, что обеспечивает высокую производительность, малые затраты мощности и наименьшие изменения свойств материалов.
Этот процесс при его дальнейшей разработке позволит сваривать детали различной формы, такие соединения, которые обычными методами не могут быть выполнены, а также вести сварку в труднодоступных местах.
В табл. 10 приведены характеристики опытных образцов ультразвуковых сварочных машин.
Машина ПУТ-2 для точечной и прессовой сварки пластмасс ультразвуком — полуавтоматическая. В этой установке вибратор расположен внизу и давление на него передается при помощи рычажной системы с грузами. Внизу имеется педальное устройство, которым снимают давление. Сверху расположена жесткая подвижная опора. Время сварки регулируется электронным реле.
Для точечной и прессовой сварки пластмасс ультразвуком можно использовать станину и механическую часть обычной контактной точечной машины или ультразвуковой станок для механической обработки.
Ультразвуковая точечная машина ПУТ-5А построена на базе точечной контактной машины МТМ-50. Медные хоботы заменены стальными. Вместо нижнего электрода контактной машины на стальном хоботе машины установлен блок колебаний. Для большего диапазона регулирования числа ходов машины двигатель переменного тока заменен двигателем постоянного тока. Двигатель получает питание от выпрямителя с автотрансформатором. Изменяя число оборотов двигателя, можно сваривать от 15 до 100 точек в минуту.
Машина имеет специальный стол, что позволяет сваривать крупногабаритные изделия. Блок колебаний расположен сверху. Машина предназначена для точечной и прессовой ультразвуковой сварки крупногабаритных изделий из пластмасс толщиной до 10 мм.
Машина ПУТ-5А может работать на полуавтоматических и автоматических режимах. Постоянное усилие зажатия создает механизм давления машины. Продолжительность сварочного импульса обеспечивается электронным реле времени, встроенным в машину.
В сварочной машине УЗП-1 блок колебаний расположен сверху над столом. Давление осуществляется пневматически. Давление и время сварки регулируют с пульта управления, расположенного на передней стенке станины. Стол может перемещаться в шаговом и непрерывном режиме. Шаговую подачу стола регулируют в пределах от 10 до 80 мм. Скорость перемещения изменяется от 150 до 2400 мм/мин.
В лаборатории сварки МВТУ им. Баумана разработана сварочная машина УАП-11, предназначенная для сварки полимерных пленок, бумаг, покрытых пленками, армированных пленок и т. д. Толщина свариваемых пластмасс и материалов, армированных пластмассами, составляет от 0,1 + 0,1 до 1,5 + 1,5 мм или максимальная суммарная толщина до 3 мм. Сварку пластмасс на этой машине ведут с довольно большой скоростью — 50-300 м/ч. Мощность магни-тострикционного преобразователя — 2 кет. Управление машиной- от педали или кнопочное с пульта. Работает сварочная машина в автоматическом режиме.
Сварка осуществляется циклами с шагом подачи свариваемых деталей на 37 мм. Шаг подачи можно регулировать в широких пределах — от 37 до 80 мм.
Свариваемые детали сжимают опорой, которая производит колебательные движения согласно циклам работы сварочной машины. В момент подъема опоры в крайнее верхнее положение одновременно свариваемые детали сжимаются и включается ультразвук. После сварки и выдержки для охлаждения опора опускается, и в этот момент подающий механизм подает свариваемые детали на шаг, цикл повторяется.