Nagrzewanie dielektryczne materiałów termoplastycznych, spawanie prądem o wysokiej częstotliwości

Nagrzewanie dielektryczne tworzyw termoplastycznych stosuje się głównie do łączenia (spawania) poszczególnych części przy wytwarzaniu różnych wyrobów z tych materiałów.

Proces zgrzewania odbywa się w wyniku nagrzania w polu elektrycznym o wysokiej częstotliwości do temperatury topnienia części materiału znajdującej się pod elektrodami kondensatora roboczego, do którego przykładane jest odpowiednie ciśnienie.

Zgrzewanie takie stosuje się zarówno do folii elastycznych, jak i do materiałów stałych w postaci blach, rur itp. Używanie zgrzewania wysokiej częstotliwości, różnych produktów technicznych, opakowań ochronnych, odzieży, pojemników, a także towarów konsumpcyjnych (segregatory, portfele, pudełka, torby, płaszcze przeciwdeszczowe itp.).

Z częstotliwością pola elektrycznego do 40 — 50 MHz dzięki zastosowaniu ogrzewanie dielektryczne materiały łatwo spawalne takie jak polichlorek winylu, tworzywa winylowe, róża winylowa i inne o tangensie stratności dielektrycznej rzędu 10-2... Czas zgrzewania w zależności od rodzaju materiału, gabarytów spawanych wyrobów oraz moc instalacji zmienia się w dziesiątych częściach sekundy.

Istnieją dwie główne metody spawania o wysokiej częstotliwości: ciągła-sekwencyjna i jednoczesna.

W metodzie ciągłej sekwencyjnej kondensator roboczy składa się z dwóch obracających się rolek, pomiędzy którymi porusza się materiał spawany.

Jedna z rolek jest prowadzona i połączona z napędem elektrycznym. Drugi, o wysokim potencjale, jest izolowany od ciała rośliny niskostratnym dielektrykiem. Nacisk na materiał przenoszony jest przez górną rolkę za pomocą sprężyny.

Wydajność przy tej metodzie spawania nie przekracza 5 m/min. Aby zwiększyć wydajność, używają konstrukcji kondensatora roboczego, którego charakterystyczną cechą jest obecność zamkniętej metalowej taśmy poruszającej się wraz z materiałem.

W takich konstrukcjach długość linii styku elektrod z materiałem można wybrać dowolnie dużą, a prędkość spawania jest praktycznie nieograniczona. Spawany materiał można wyciągnąć z samego systemu elektrod.

W metodzie jednoczesnej w prasie instaluje się elektrody kondensatora roboczego, wykonane w postaci matryc powtarzających wymaganą konfigurację szwu.

Do zgrzewania doczołowego odlewanych rur z tworzywa winylowego stosuje się kondensator roboczy w postaci dwóch par półpierścieni z metali nieżelaznych.Do wnętrza rury wprowadzana jest dzielona osłona z niskostratnego materiału izolacyjnego, zapobiegająca powstawaniu wypukłości i chropowatości na wewnętrznej powierzchni rury podczas procesu spawania.

Zgrzewarka wysokiej częstotliwości (zgrzewarka odcinająca)

Taca spawalnicza nadaje się do zgrzewania i cięcia materiałów zawierających włókniny, inne tkaniny i tekstylia lub galanterię skórzaną. Pozwala to na cięcie ciętego materiału bezpośrednio po spawaniu.

Operator najpierw umieszcza materiał spawalniczy na ruchomym stole, a następnie ruchomy stół jest przesuwany do obszaru prasowania zgrzewającego. Taka konstrukcja zapewnia bezpieczeństwo operatorom.

Innym powszechnym zastosowaniem jest spawanie pęcherzowe. Maszyna do cięcia z przesuwaną tacą może zgrzewać blister z tekturą, a następnie wycinać blister.Ten typ maszyny jest również często używany do produkcji obuwia sportowego.

Elektrody proste służą do zgrzewania doczołowego blach płaskich. Zgrzane arkusze są umieszczone na solidnej podstawie. Pomiędzy elektrodami a blachami nad złączem umieszczona jest elastyczna uszczelka izolacyjna, która ogranicza wysokość złącza i poprawia jego kształt.

Nacisk jest przykładany do elektrod w kierunku prostopadłym do płaszczyzny arkuszy. Podgrzany materiał wciskany jest w przestrzeń między elektrodami, tworząc pogrubiony szew.

Zgrzewanie w prasie zapewnia wysoką wydajność przy wysokiej jakości spoin. Prasy są obsługiwane nożnie, pneumatyczne lub hydrauliczne. Strukturalnie są one realizowane:

• z resztkową szczeliną, która zapewnia z góry określoną końcową grubość szwu; w tym przypadku nacisk na szew spawalniczy podczas procesu zgrzewania zmienia się z wartości maksymalnej na 0;

• przy stałym ciśnieniu przez cały okres zgrzewania;

• z dwoma poziomami ciśnienia: przy niskim ciśnieniu materiał jest podgrzewany aż do stopienia, po czym ogrzewanie ustaje i ciśnienie wzrasta.

Siły w prasie w zależności od mocy instalacji spawalniczej wahają się od kilku kilogramów do kilku ton. Napięcie spawania o wysokiej częstotliwości przykładane jest do kondensatora roboczego generatora o mocy od kilkuset watów do kilkudziesięciu kilowatów, aby spawać szwy o powierzchni jednostek do setek cm2.

Zobacz też:Fizyczne podstawy metod nagrzewania dielektryków przy wysokiej częstotliwości