Ручной сварочный экструдер как аппарат для соединения пластика

Среди обильного многообразия сварочных аппаратов на современном рынке особое место занимает ручной сварочный экструдер. Ручной экструдер для сварки представляет собой аппарат для соединения изделий из полиэтилена, полипропилена, пропилена, иных разновидностей пластмасс, пластиковых листов, пленки, ёмкостей (бочек, бассейнов и прочее), колодцев, детских горок и так далее. Редко используется для соединения изделий из ПВХ. Не подлежит для использования в сварке трубопроводов, так как прочность таких соединений не более 80%, они не будут герметичными.
Принцип работы этого аппарата заключается в следующем: горячий воздух подаётся из сопла экструдера и нагревает пространство (сварочная канавка или стык) между плоскостями деталей, доводя их до состояния пластика. Вместе с тем пруток подается в рабочую зону оборудования, нагревается и смешивается со шнеком (или диском), а затем образует однородную массу из пластика. Сквозь фильеру или сварочный башмак выдавливается полимер в расплавленном состоянии, затем после полного остывания получается готовый шов. Выдавливание полимера можно представить как выдавливание зубной пасты из тюбика.

Требование к идеальной чистоте при этом виде сварки самые жесткие. Тщательно очистить поверхности необходимо непосредственно перед началом сварки.

Соединяемые поверхности должны быть одинаковыми. Под этим понятием в данном ключе понимается одинаковый химический состав, плотность и текучесть материала. Пруток по этим показателям должен быть идентичный свариваемым деталям.

Виды ручного сварочного экструдера

Шнековые (присадочный материал расплавляется в шнековом (экструзионном) отделении аппарата и выдавливается наружу с помощью шнека). Присадочный материал – это пруток или специальные гранулы, которые помещаются в шнековое отделение и уже там под воздействием высокой температуры при взаимодействии со шнеком становятся однородной массой, готовой к использования.
Безшнековые или плунжерного типа. Пруток в таких экструдерах нагревается сначала с помощью электронагревателей вокруг области нагрева, а задняя твердая часть присадочного материала выступает в качестве поршня для передней уже вязкой массы.
Комбинированные (сочетаются два вышеизложенных вида).

Безшнековые сварочные экструдеры обладают меньшей производительностью по сравнению со шнековыми. Но есть и плюсы: лёгкость и компактность, что позволяет использовать его в труднодоступном месте.

Особенность и приоритетность использования обусловлена следующими факторами.

Ручной экструдер для сварки может варить изделия с толстыми стенками.
Быстрая скорость сварки.
Сведение к минимуму человеческого фактора. Здесь не требуется следить за состоянием сварочной ванны, как при сварке металла, контролировать правильное выведение сварочного шлака, выводить «ёлочки» и «зигзаги». Использовать это оборудование новичку будет проще всего.

Самодельное устройство

Сварочный экструдер относится к сложным механизмам для профессионального использования. Его цена начинается от 30 тысяч рублей за самую простую модель, и может доходить до ста тысяч и более за мощную и высокопроизводительную. Отечественные разработки также представлены на рынке, они на 10-20% дешевле импортных, но все равно стоят достаточно дорого.

Поэтому при возникновении разовой необходимости сварить, к примеру, две водопроводных трубы (их обычный материал изготовления — полипропилен) проще воспользоваться экструдером, сделанным своими руками. Самый простой вариант конструкции представляет собой мощный строительный фен, снабженный насадкой для прутка — либо самодельной, из жести, либо промышленного изготовления.

Подача прутка в этом случае будет производиться вручную. Мощности фена хватит для его расплавления, но качество шва, конечно, будет ниже, чем у промышленных моделей.

Если позволяют возможности, фен можно соединить со шнековым или плунжерным приводом для подачи питания. В этом случае, если смонтировать приемную камеру, можно будет использовать гранулированное сырье.

Двигатель для привода рекомендуется коллекторный, так как работа экструдера подразумевает постоянное изменение крутящего момента. Двигатели других типов хуже выдерживают такой режим работы.

Ручной сварочный экструдер: схема работы

При осуществлении соединения обе детали должны быть нагреты. Ручной сварочный экструдер для целей нагревания поверхностей перед выдавливанием присадочного материала может содержать в своей конструкции специальный нагреватель потока воздуха или по-другому термофен. Также нагретый поток воздуха может идти от внешнего оборудования: компрессор или пневмосеть организации. Нагрев присадочного материала осуществляется с помощью специальных электрических нагревателей вокруг шнековой (экструзионной) камеры. Но в более старых экструдерах нагрев камеры происходит с помощью горячего воздуха, который используется для нагрева зоны сварки. Перед нагревом области сварки воздух проходит вокруг шнекового отделения и расплавляет присадочный материал. Присадочный материал в расплавленном виде выходит наружу в зону сварки через сварочный башмак.

Сварка экструдером чаще всего применяется для полиэтилена низкого давления, полипропилена и других видов термопластов первой группы. У этого вида термопластов разница температуры расплавленного состояния и состояния термодеструкции около 50 градусов. Это говорит о том, что даже большой перегрев материала (примерно на 30-40 градусов) не способен сильно повредить его.

К термопластам второй группы относятся ПВДФ и ПВХ. У них разница температур между термодеструкцией и текучим состоянием материала незначительная, поэтому при сварке жесткие требования к работе отдела нагрева. При работе с термопластами второй группы существуют особые требования к шнеку, он должен быть специальной формы, чтобы более тщательно перемешивать массу, не допуская перегрева.

Также в процессе работы с ПВХ и ПВДФ экструдер не должен выключаться и/или долго находится в режиме ожидания.

Как сделать экструдер для пластика своими руками — Металлы, оборудование, инструкции

Развитие технического прогресса привело к появлению различных технологий, которые позволяют производить изделия, отличающиеся улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Одной из востребованных в настоящий момент является экструзия.

Собой она представляет технологический процесс переработки пластмасс, из которых изготавливают разнообразные детали, а также производят различную профильную продукцию.

Сама технология состоит в приготовлении сплава из полимерных материалов с последующим его продавливанием через специальные насадки, которые придают ему определенную форму. Основным элементом линии по производству изделий из пластика является экструдер.

Принцип действия и конструкция

Следует сказать, что экструзия является далеко не новой технологией. Ее история насчитывает более шести десятилетий. За это время было создано большое количество конструкций машин, с помощью которых обеспечивается ее реализация. Принцип действия этого прибора базируется на сути самого технологического процесса.

Технологический процесс экструзии является сложным физико-химическим процессом, на который оказывают воздействие механические усилия в условиях высокой температуры и влаги. Нагрев продуктов переработки происходит благодаря тому, что возникающая при борьбе с внутренним трением, а также при пластических деформациях механическая энергия превращается в тепло.

В процессе экструзионной обработки существует несколько сменных параметров. К числу наиболее важных следует отнести:

состав сырья;
влажность;
его природа.

При протекании экструзионного технологического процесса может происходить изменение:

температуры материала;
давления;
интенсивности и длительности воздействия на исходное сырье.

Принцип работы экструдера

Само по себе такое оборудование представляет электромеханическое устройство, основным предназначением которого является осуществление процесса формовки профильных деталей из пластика или его полуфабрикатов. В своем составе общее устройство экструдера для пластика содержит следующие компоненты:

корпус системы нагрева полимерных материалов. В качестве основного источника тепловой энергии при осуществлении этого технологического процесса могут выступать обычные резистивные или индукционные системы. При использовании последних возникновение высоких температур происходит за счёт наведения на корпус высокочастотных индукционных токов Фуко;
узел нагрузки. Через этот элемент в полость корпуса различными способами поступает исходное сырье;
рабочий орган. Он создает в оборудовании необходимое давление, благодаря которому обеспечивается перемещение сырья непосредственно от узла загрузки до насадок, которые формуют из полимерных материалов готовые изделия. При использовании экструдера применяются разнообразные физические принципы, поскольку это устройство может иметь разные варианты исполнения — шнековый, дисковый, поршневый. В настоящий момент чаще других применяются шнековые экструдеры;
экструзионная головка. По-другому специалисты называют ее фильерой. Именно она обеспечивает форму изделий, которая получается по завершении технологического процесса;
механический привод. В этом оборудовании он представлен двигателем и редукторной системой. Благодаря ему обеспечивается создание и передача необходимого усилия на рабочий орган;
система контроля и управления. Благодаря ей обеспечивается поддержание необходимого технологического режима.

В качестве исходного материала обычно выступают гранулы и порошок. Они загружаются в оборудование, а далее под действием рабочего органа происходит их перемещение в рабочую зону корпуса.

Там под воздействием давления, силы трения и температуры подаваемое извне исходное сырье нагревается, а в процессе его плавления возникает состояние, которое требуется по условиям технологического процесса.

Во время движения исходного сырья в полости корпуса происходит его тщательное перемешивание до состояния однородной гомогенизированной массы.

В условиях высокого давления происходит продавливание расплава при помощи формующих головок и сетчатых фильтров. В результате обеспечивается окончательная гомогенизация и придание материалу заданного профиля.

После этого материал естественным образом охлаждается или же применяется принудительный способ с последующей полимеризацией. В конечном итоге получаются изделия, имеющие необходимую конфигурацию и обладающие заданными механическими и физическими свойствами.

Виды экструдеров

Современные модели экструзионных установок могут различаться между собой как конструкцией рабочего органа, так и назначением.

Одношнековый

Среди всех разновидностей экструзионного оборудования наиболее распространенным является шнековое. Такие машины удовлетворяют всем требованиям экструзионного процесса. В этих агрегатах в качестве основного рабочего органа применяется шнек. Специалисты называют его винтом Архимеда. Многие прекрасно знают этот рабочий элемент по домашним мясорубкам.

При использовании экструдера для производства изделий из пластмассы лопасть шнека захватывает сырье в зоне загрузки, а далее происходит его последовательное перемещение по всей длине цилиндра корпуса, начиная от зоны нагрева через участок гомогенизации и формовки.

https://www.youtube.com/watch?v=pse6vPlojNk

В зависимости от особенностей технологической карты, которую имеет оборудование, а также вида используемого для производства изделий исходного сырья шнеки могут предусматривать несколько вариантов исполнения — конические, цилиндрические и нормальные быстроходные.

Также могут использоваться шнеки, которые сужаются к выходу. Для этого оборудования в качестве главного параметра специалисты рассматривают соотношение рабочего диаметра шнека и его длины. Также различаются шнеки по шагу витков и их глубине.

Главный недостаток одношнекового экструдера заключается в том, что не всегда имеется возможность для их применения.

Например, если в качестве исходного сырья выступают порошковые полуфабрикаты, то наличие одного винта в составе оборудования не позволяет справиться с перемешиванием массы в процессе ее расплавления и последующей гомогенизации. В таких случаях выбор делают в пользу двухшнековых экструдеров.

Двухшнековый

Особенность этого оборудования состоит в том, что в нём винты сцеплены между собой. Поэтому при использовании таких экструдеров имеется возможность совершения шнеками параллельных и встречных вращательных движений. Эти рабочие части оборудования могут быть прямыми или коническими.

Использование подобных машин приводит к тому, что в процессе разогрева исходного сырья его смешивание и гомогенизация осуществляется более тщательно. В конечном итоге на головку для формования изделий поступает однородная и дегазированная масса.

Необходимо отметить следующий момент: в отдельных технологических процессах могут использоваться экструдеры, имеющие большее количество шнеков — до 4. Помимо этого нередко применяется планетарный автомат, когда число шнеков, вращающихся вокруг центрального винта, доходит до 20.

Необходимость в применении такого оборудования возникает при использовании в качестве исходного сырья отдельных видов пластиков, которые в условиях воздействия высоких температур имеют склонность к разрушению. Говоря другими словами, могут лишаться своих основных физических качеств. Таким образом, использование подобных экструдеров обеспечивает нагрев сырья за счет силы трения и высокого давления.

Производство ПВХ-профилей

В настоящий момент востребованным видом изделий являются пластиковые и композитные профили. В большинстве случаев производители изготавливают их, используя метод экструзии. Для изготовления такой продукции в зависимости от применяемого материала, а также сложности и формы изделия задействуются одно- или двухшнековые аппараты, которые имеют соответствующие формовочные головки.

Ассортимент выпускаемых с использованием экструдеров изделий довольно широкий, начиная от тонких нитей и полос и заканчивая листами крупных панелей, которые имеют профиль сложной геометрии. Пластиковые окна и двери, выпускаемые сегодня многими компаниями, собираются с использованием именно ПВХ-профилей, которые изготовлены на экструзионном оборудовании.

При производстве ПВХ-профилей многие производители добавляют в полимерный состав специальные компоненты, что дает возможность изготовления сложных композитов. Например, сегодня многие производители выпускают дерево-пластиковые изделия, которые довольно часто используются для изготовления разных строительных конструкций.

Изготовление труб

В такой сфере, как производство трубных изделий важным условием является отсутствие пузырьков газа в гомогенизированной смеси. По этой причине экструдеры, которые задействуются при производстве такой продукции, производители оснащают системами дегазации. В большинстве случаев применяются шнековые установки.

Выполнение сварки экструдером

Если аппарат используется не впервые, тогда нужно удалить присадочный материал, используемый ранее. Даже если он того же состава. Повторный нагрев присадочного материала снижает его прочность.

Перед непосредственным началом сварки необходимо снять блокировки холодного пуска, нагреть аппарат и сварочный башмак до температуры, необходимой для работы, настроить производительность.

В процессе сварки необходимо поддерживать нужный угол наклона сварочного аппарата в зависимости от вида проделываемого шва. Если вам необходимо сделать перерыв, то экструдер нужно поставить на специальную подставку. Если перерыв планируется длительный – уменьшите температуру примерно на 40-50 градусов. Такое понижение температуры позволит приостановить нагревание присадочного материала и быстро возобновить работу.

Таким образом, сварка ручным сварочным экструдером является одной из самых несложных в применении среди остальных видов сварки и с применением других аппаратов. Совсем не необходимо быть профессионалом. Нужно лишь соблюдать инструкцию по эксплуатации экструдера и соблюдать вышеизложенные правила при работе с аппаратом и свариваемыми материалами.

Что выбрать фен или экструдер?

Если при изготовлении изделий Вы используете листовые пластики толщиной более 10мм, если Вам требуется качественное и прочное соединение и Вы располагаете бюджетом от 100 000 руб, то выбирайте сварочный экструдер. За эти деньги, аппарат будет оснащен нагревателем воздуха со встроенным контроллером температуры, у него будет хорошая мощность и производительность, а сварочный шов будет выполняться за один проход. К тому же Вы сможете регулировать обороты шнека в диапазоне от 20 до 100 процентов.

Сварочный фен дешевле сварочного экструдера в 4-5 раз, меньше по габаритам в 1,5 раза и имеет вес не более 1,3кг вместе со шнуром, в то время как даже самый небольшой экструдер весит от 4 кг.

Сварочный фен это универсальный маленький помощник, без которого не обходится ни одно производство. Расходные материалы для фена сравнительно недороги, так что его эксплуатацию может позволить себе даже начинающий сварщик. Фен отлично подходит для ремонта автомобильных бамперов и сварки емкостей с толщиной стенки до 6мм, а также в случае использования в труднодоступных местах при ремонте пластиковых изделий.

Для выполнения различных сварочных швов Вам потребуются насадки для сварки, которые Вы также можете приобрести в нашей компании.

Технология и общие принципы сварки полипропилена

Сварка листового полипропилена заключается в соединении деталей посредством нагрева материала без изменения его химического состава. Полимер соединяется между собой при создании вязко-текучего состояния при нагревании.

Сварка полипропилена своими руками может осуществляться при помощи специального пистолета с подачей горячего воздуха (фена). В конструкции такого устройства воздух нагревается равномерно, что образует хорошую среду для сварки полимерных деталей.

ВАЖНО: при применении ручных аппаратов для сварки, необходимо учитывать тот факт, что при медленном сваривании элементов материал вокруг шва обычно подвергается наибольшему нагреванию, из-за чего снижаются его технические показатели, и вследствие чего – качество шва.

Экструдер, как аппарат для сварки полипропилена, также нередко используется в производстве. Данный процесс осуществляется в сухом тёплом помещении. Стыковые поверхности (края) свариваемых деталей обязательно должны быть зачищены мелкой шкуркой.

В экструдер поступает специальный присадочный пруток, который при разогревании сваривает нужные элементы. Время остывания такой сварки – ориентировочно 5-7 минут.

Механический сварочный аппарат для полипропилена применяется в основном в тех случаях, когда нужно приложить максимум усилий, чтобы края деталей соприкасались друг с другом. Не всегда с помощью подручных средств можно достичь этого.

Сварка полипропилена (видео находится на сайте) механическим путём подразумевает использование специальной опорной рамы с приборным блоком и гидроагрегатом. На данной раме с обеих сторон имеются специальные захваты, между которыми устанавливаются вкладыши для поддержания оптимального распределения давления на соединяемые элементы.

Сварочный аппарат для полипропилена имеет нагревательный элемент, который представляет собой диск со специальным покрытием. Внутри данного диска имеются нагревательные компоненты (ТЭНы), а снаружи – датчики контроля температуры и терморегуляторы.

Чем точнее показания термодатчика, который встроен в аппарат для сварки полипропилена, тем качественней сам аппарат. Наиболее качественными считаются агрегаты с электронными терморегуляторами (терморезисторами, которые способны измерять температуру близко около муфт и дорнов).

ВАЖНО: независимо от используемого терморегулятора, после нагревания сварочного аппарата нужно ещё подождать несколько минут, чтобы температура на насадках максимально приблизилась к той, которую показывают датчики.

Сварка листового полипропилена в некоторых случаях подразумевает также использование разных вспомогательных материалов (калиброватель, фаскосниматель, ножницы, торцеватель, очищающая жидкость и др.).

Основные технические показатели полипропилена

Полипропилен, как синтетически неполярный термопластичный материал, получают в промышленности из макромолекул изотактического строения. При комнатной температуре материал не растворяется в органических жидкостях, однако он может растворяться в некоторых видах растворителей при нагревании до высоких температур.

Полипропилен устойчив к щелочам, кислотам, растворам солей и иным неорганическим агрессивным средам, имеет низкий уровень влагопоглощения, высокие показатели электроизоляционных свойств, хорошие механический свойства, повышенную жёсткость и высокий уровень ударопрочности.

Требования по технике безопасности для сварки полипропилена

Во время процесса сварки полимерных изделий должно соблюдаться несколько правил:

рабочая температура – не ниже 5оС;
сварка листового полипропилена может осуществлять не только в закрытом помещении, но и на открытом воздухе;
при низких температурах (ниже 5оС) технологическая пауза может быть слишком приближена к нулю;
перед выполнением сварочных работ обязательным условием является очистка сварочных насадок во избежание возгорания остатков пластмассы и выделения углекислого газа;
если помещение, где осуществляется сварка, плохо вентилируется, возможно выделение и скопление вредных газов;
для проведения сварочных работ с полипропиленом рекомендуется иметь специальные защитные рукавицы и очки (защитную маску для лица).

Для более подробного ознакомления с процессом соединения двух полимерных листовых изделий рекомендуется посмотреть сварка полипропилена видео.

Еще по этой теме на нашем сайте:

Сварка полипропиленовых труб – инструкция по сварке паяльником Соединение этого вида материалов имеет свои особенности. Для сварки полипропиленовых труб применяется специальное сварочное оборудование….
Сварка полипропиленовых труб – видео процесса Благодаря своей невысокой стоимости и простоте соединения, пластиковые трубы занимают лидирующую позицию в монтаже тепловых и водопроводных систем. В сравнении с металлическими конструкциями, полипропиленовые трубы…
ПНД сварка пластиковых труб — видео, как делается правильная сварка полиэтилена Полиэтиленовые трубы – популярный материал, который применяется в строительстве. Их применяют для напорных и безнапорных трубопроводов. Среди преимуществ таких труб следует выделить легкий вес, а…
Сварка по алюминию инверторная — азы для начинающих Алюминий — очень распространенный металл, используемый повсеместно, как в домашних условиях, так и на производствах. Будучи цветным металлом, алюминий значительно сложнее в сваривании нежели «чернуха»….

Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):