Что такое ручной сварочный экструдер
Конструкция и применение сварочного экструдера
Слово «экструдер» в буквальном смысле означает «выталкиватель». Так называют группу аппаратов, предназначенных для выдавливания на поверхность различных полужидких масс, в том числе полимерных (пластиковых), резиновых и прочих. Экструдер для резиновой массы иногда называется также шприц-машиной.
Принцип действия
Сварочный экструдер — специализированный аппарат для так называемой экструзионной сварки, которая применяется для соединения полимерных материалов различных классов — полиэтилена высокой (ПВД) и низкой (ПНД) плотности, полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ) и других наиболее часто применяемых в быту и промышленности пластиков.
Экструзионная сварка — это процесс соединения полимерных материалов с помощью расплавленной до консистенции густой сметаны массы из материала, однородного со свариваемыми или схожего с ними по физико-химическим свойствам.
В отличие от более известной сварки металлов, соединение деталей из пластмассы экструзией не подразумевает расплавления кромок соединяемых деталей, хотя нагрев до определенной степени все равно происходит.
Шов образуется при отвердевании и схватывании с кромками полурасплавленной экструдированной массы. При этом достигается высокая прочность сварного соединения — до 0,8 от прочности основного материала.
Сварка пластика экструдером наиболее часто применяется в сантехнике — для соединения водопроводных труб, в строительстве, при различных работах, целью которых является изготовление любых пластиковых конструкций — баков, понтонов, теплиц.
Изготовление экструдируемой массы осуществляется либо из полимерных гранул — исходного материала для создания любых пластиков, либо из так называемых присадочных прутков, которые перемалываются до гранулированного состояния внутри самого экструдера.
В роли прутка в некоторых (не во всех) моделях может выступать узкий отрезок того же материала, который планируется сварить. Например, при сварке изделия из полипропиленовых листов можно применять в качестве прутка ненужный отрезок полипропилена, но не другого пластика.
Большинство сварочных экструдеров западного производства предназначены для использования с присадочным материалом от того же производителя. Отечественные разработки менее требовательны к присадке. Ручной сварочный экструдер в обиходе часто называют экструзионным пистолетом. \
Конструкция
Любой сварочный экструдер — это сдвоенное устройство. Один из его узлов — мощный нагреватель с реле температуры, который предназначен для расплавления пластика. Другой является собственно выдавливающим устройством, снабженным шнековым механизмом, который подает расплав через сопло-насадку.
В зависимости от типа питания (пруток или гранулы) в составе экструдера может присутствовать измельчитель (дробилка). Твердый материал нагревается до нужного состояния дольше, и для его подачи нужна конструкция более сложного типа, чем традиционный недорогой и простой в эксплуатации шнек. Таким образом, менее сложные и менее дорогие экструдеры в большинстве своем сконструированы под питание гранулами.
В общем случае конструкция типового экструдера содержит, кроме вышеназванных, следующие узлы и элементы:
В зависимости от типа питания сварочного экструдера подаваемая присадка либо сразу попадает в камеру расплавления (сыпучие гранулы), либо поступает в экструзионную камеру, где подвергается предварительному нагреву, измельчению, и только после расплаву. Расплавленная масса через сопло подается на сварочный шов, где застывает за считаные секунды.
Для каких материалов применим
Качественный сварочный экструдер должен иметь блок регулировки с механическим, сенсорным или кнопочным управлением, которое позволит менять температуру нагрева смеси.
Дело в том, что разные пластики плавятся при различной температуре. Наименьшая она у ПНД — 120-130 °C (в зависимости от марки), наивысшая — у поливинилхлорида — до 220 °C. Остальные популярные промышленные полимеры имеют температуру плавления в пределах 170-200 °C.
Экструзионной сварке можно подвергать только пластики из группы термопластов. Материалы из группы реактопластов расплавлению с последующим восстановлением не подвергаются, при высокой температуре они просто начинают гореть.
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.
Экструзионная сварка и экструдеры сварочные — Что это и для чего? Сварочные башмаки.
Современная промышленность отличается высокими темпами развития, особенного прогресса достиг выпуск различных видов синтетических материалов, которые востребованы в самых разных сферах и отраслях – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и многие другие. Выполненные из термопластика изделия встречаются практически везде – отделочные материалы, бытовые мелочи и т.д. Подобное обилие привело к появлению специальных приборов, выполняющих функцию обработки различных видов пластика – сварочных экструдеров.
Ручной сварочный экструдер занимает особое положение на современном рынке инструментов. Аппарат предназначен для выполнения прочного и надежного соединения изделий, изготовленных из полипропилена, пропилена, полиэтилена и других видов пластмасс. Для большего удобства при использовании механическое приспособление обычно выполняется в виде пистолета с ручкой. Сверху предусмотрена верхняя насадка, обеспечивающая нагрев рабочей смеси в процессе эксплуатации.
Конструкция устройства включает следующие узлы:
При выполнении работ соединение осуществляется в несколько этапов. Подвергаемый нагреву пластик становится вязким, после чего массу наносят на стыкуемые поверхности. После этого потребуется некоторое количество времени для того, чтобы образуемый сварочный шов остыл.
Производители представляют на выбор покупателя два вида моделей экструдеров ручного типа. Устройства отличаются видом используемого сырья – гранулы или пруток. Производительность устройств обоих типов одинакова.
Принцип действия устройства с прутком
Перед началом работы требуется заправка устройства присадочным прутком, который должен быть выполнен из того материала, что и свариваемые элементы. Его пропускают в размещенную на передней панели приёмную втулку. Заправляют пруток таким образом, чтобы его свободный конец попадал в зону захвата шнеком. Включение электродвигателя активизирует два процесса:
Далее под воздействием вращающегося шнека пруток начинает дробиться, постепенно превращаясь в гранулированную массу. Плавясь, перемещается дальше, где гранулят становится гомогенно однородным. Оказываемое шнеком давление приводит к перемещению массы в сварочную зону и дальнейшему поступлению в сварочное сопло. Следующий этап – прижим к поверхности свариваемых изделий. В результате давления смесь выдавливается наружу. Аккуратная и точная работа способствует получению однородной полосы. В зависимости от конфигурации сопла ее ширина может быть различной. Внешняя температура существенно ниже создаваемой терморегулятором. Благодаря этому происходит мгновенное застывание присадочного прутка. В итоге образуется высокопрочный сварочный шов.
Поверхности свариваемых изделий должны быть обязательно очищены от загрязнений. Также они должны быть одинаковыми. Имеются в виду следующие параметры:
Используемый пруток также должен быть идентичен материалу обрабатываемых деталей.
Описание экструдеров
Назначение.
В современный мир прочно и надолго вошли пластиковые изделия различного назначения. Пластмассовые изделия есть практически везде: в промышленности, на стройке, в быту, в упаковке продуктов питания, в космонавтике, в офисе. Но для такого объём пластиковых изделий просто необходимо специальное оборудование, которое позволяет надёжное сделать и скрепить пластик. Одним из самых популярных видов оборудования для скрепления пластика является ручной сварочный экструдер.
Типы ручных экструдеров: шнековые, безшнековые, комбинированные.
Почти все ручные сварочные экструдеры имеют общий принцип работы. Но их можно разделить на несколько типов:
В безшнековых (так называемых дисковых экструдерах ) расплав полимера в головку проталкивает диск специальной формы. Движение расплава по сварочному экструдеру достигается с помощью движущей силы, которая создаётся в полимерной массе за счёт силы направленного напряжения. Безшнековые экструдеры используют для получения смеси полимерных компонентов более высокого качества. Но в безшнековых экструдерах трудно получить высокое давление. Это накладывает ограничения не технические характеристики экструдеров.
В комбинированных экструдерах одновременно используется шнековая и дисковая часть. И такие экструдеры назвали червячно-дисковыми. У данного типа экструдеров наблюдается хороший смесительный эффект. Особенно это удобно при переработке композитных материалов.
Но самыми полярными аппаратами являются экструдеры шнекового типа. Данные аппараты делятся на несколько типов:
Наиболее распространённым является одношнековый экструдер не имеющий зоны дегазации. Состоит из следующих компонентов: обогреваемый цилиндр, шнек и сменная формующая насадка.
Преимущества применения
Использование инструмента обеспечивает эффективность сварочных работ, которые выполняются в более короткие сроки, отличаются более высоким уровнем качества. Под воздействием высоких температур образуется надежный и долговечный шов, который гарантированно сохранится на протяжении всего срока эксплуатации изделий. Работать с устройством можно в любом удобном для пользователя положении. Кроме этого его использование обеспечивает возможность сваривания изделий различной толщины и геометрической формы.
Аппарат используется для сварки различных видов пластика, тканей ПВХ, пленки, выполненных из термопластика листов, пластиковых труб и т.д. Применение экструдера значительно облегчает процесс локального ремонта трубопровода, позволит выполнить в более короткие сроки монтаж разводки. В зависимости от модели выполняемые инструментами дополнительные функции могут быть различными.
Производители сварочных экструдеров
Наибольшей популярностью в данном сегменте рынка пользуются следующие устройства:
Цены на экструдеры зависят от их функциональности и производительности. В среднем стоимость отечественных устройств составляет от 30000 до 55000 руб., импортных – от 50000 руб. и более.
Слово «экструдер» в буквальном смысле означает «выталкиватель». Так называют группу аппаратов, предназначенных для выдавливания на поверхность различных полужидких масс, в том числе полимерных (пластиковых), резиновых и прочих. Экструдер для резиновой массы иногда называется также шприц-машиной.
Сварочный экструдер для полипропилена: что это такое, как и где используется, характеристики
Место ручного экструдера для сварки — одно из почётных на полках с оборудованием строительных магазинов.
Его основная работа — соединение полипропиленовых заготовок и деталей из полипропилена, создание конструкций из пластмасс и предметов из плотной плёнки, сварка листов пластика, пайка резервуаров, сооружение предметов детской площадки и тому подобное.
Однако, для пайки поливинилхлоридных деталей этот аппарат не подходит, как и для создания трубопроводных конструкций. Прочность швов, полученных с помощью экструдера, менее 85 процентов, поэтому трубопровод не будет достаточно герметизирован.
Общая информация
Этот аппарат работает по такой системе: нагретая воздушная масса, идущая из сопел экструдера и увеличивает температуру промежутка (канавы или стыка) между соединяющимися деталями, делая последние пластичнее.
Параллельно в рабочую зону аппарата подходит прут. Он плавится и соединяется с диском (его называют также шнек), образуя однородную пластиковую массу.
Через фильерный инструмент или сварочный башмак выходит расплавленная полимерная смесь. Шов получается, когда вся масса остывает до комнатной температуры. Это похоже на выдавливание кетчупа из упаковки.
Поверхности, которые соединяет мастер, должны быть идентичны друг другу. Это подразумевает, что составные элементы, плотность упаковки материала и его текучесть у деталей одинаковы.
Прут для сварки по этим характеристикам также должен быть похож на элементы.
Сварочные экструдеры лучше выбирать, когда нужно сварить пластиковые детали с большой толщиной.
При этом соединения получатся быстро и практически безошибочно.
Всё потому, что мастеру не нужно контролировать состояние сварочного углубления, как во время варки металлических конструкций.
Кроме того, правильно подавать и убирать шлак тоже не приходится. Новичок легко справится с экструдерным устройством в первые часы практики.
Ручной сварочный экструдер: схема работы
Перед тем, как соединять элементы, их нужно нагреть. В корпус сварочного экструдера для этой цели может быть встроен термофен. Он нужен для того, чтобы пластиковые детали нагрелись потоком воздуха перед тем, как на них подастся присадочный материал.
Нагретая воздушная масса может идти не только от термофена, но и от компрессорной установки или организационной пневмосети. Присадочная проволока нагревается благодаря электрическим нагревателям, встроенным по кругу экструзионного отделения.
В устаревших моделях экструдеров шнековая камера подогревается жарким воздухом, который нагревает также и зону сварочной работы. Перед тем, как «дойти до сварки» воздух идёт через отделение с диском и плавит материалы для присадки.
Последний подходит к зоне сварки сквозь башмак в состоянии своеобразной лавы.
Ручной сварочный экструдерный аппарат используют в основном для пайки полиэтилена с низким давлением, полипропиленовых деталей и остальных типов термических пластмасс из первой группы.
У них температура плавления и температура разрушения рознятся на 50 градусов Цельсия. Это уменьшает беспокойство по поводу деструкции, так как даже перенапряжение на 35-45 градусов не повреждает итоговое соединение.
Вторая группа термических пластмасс включает поливинилиденфторид и поливинилхлорид. Они плавятся и разрушаются с очень маленькой температурной разницей, поэтому тут важно жёстко контролировать терморежим сварки.
Чтобы работа со 2й группой термопластов протекала «как надо», шнековая деталь должна быть особой: иметь специальную форму, чтобы перемешивание массы было равномерным, а сам полимер не перегревался.
При работе с элементами из этих материалов, экструдер должен долго работать в ожидающем режиме или не выключатся долгое время.
Виды швов
Экструдер создает нужное соединение с первого раза. Виды швов ручного сварочного экструдера:
Подготовительный этап
Момент подготовки перед экструзионной сварки отличается от такого для других типов. Но, как и в других случаях, поверхности деталей нужно очистить от грязи и пыли, иначе шов получится некачественным.
Также пластмассы легко окисляются из-за воздействия воздуха. Очистить кромки нужно не более чем за двадцать минут до начала пайки.
Если вы сделаете это раньше, детали всё равно придется расчищать заново. Не пробуйте использовать для очистки растворитель, он может деформировать пластмассу.
Выполнение сварки
Если экструдерный аппарат не новый, и вы уже использовали его раньше, уберите из резервуара остатки присадки, которые вы применяли до этого.
Сделать это нужно, даже если вы использовали тот же материал, что и в этот раз. Если присадка нагреется еще раз, её прочность уменьшится.
Затем нужно снять блокировку с холодного пуска, разогреть устройство и подающие детали до температуры, при которой вы собираетесь работать, установить настройки производительности.
Во время того, как вы будете варить, поддерживайте необходимый наклон экструдера. Он будет зависеть от того, какой тип шва вы выбрали. Если вы проработали долго и нуждаетесь в перерыве, поместите сварочный аппарат на подставку для него.
Если пауза будет долгой, снизьте температуру аппарата примерно на 45 градусов. Нагрев присадки приостановится, но проблем с продолжением процесса не будет.
Для каких материалов применим?
Аппарат предназначен для работы с полимерными термопластами, которые под действием высокой температуры приобретают высокую эластичность или переходят в текучее состояние. Попытка нагрева термореактивной пластмассы сопровождается необратимой химической реакцией.
Полимеры имеют различную температуру плавления. Полимеры низкого давления (ПНД) изменяют агрегатное состояние при 120 Сº, поливинилхлорид – при 220 Сº. Диапазон температуры плавления прочих составов промышленного назначения варьируется в пределах 160-220 Сº.
Качественные агрегаты оснащены механизмом регулировки температуры смеси, что позволяет работать с любым полимером.
Самодельное устройство
Для сборки самого простого агрегата понадобится промышленный фен и двигатель коллекторного типа, который легко переносит постоянные изменения режима работы. Подавать прутки придется вручную. Насадки изготавливают самостоятельно или приобретают и приспосабливают запасные части существующих моделей.
Использование плунжерного привода позволит выполнять работы на гранулированном сырье.
Такое устройство подходит только для простых домашних работ, поскольку качество готового соединения будет гораздо ниже, по сравнению со сваркой полиэтилена экструдером промышленного изготовления.
Основные принципы и схема работы ручного сварочного экструдера
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
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 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.
Виды сварочных швов.
Существует несколько видов швов экструдером:
Шов после сварки экструдером получается за один раз.
Подготовительный этап сварки пластика
Отличительной особенностью экструзионной сварки является ее подготовительный этап. Малейшее загрязнение поверхностей будет причиной для некачественного шва (многие термопласты при воздействии воздуха подвержены процессу окисления). Поэтому очищение кромок нужно делать непосредственно перед сваркой – чтобы прошло не более 20 минут. В противном случае вам будет необходимо очистить поверхности заново. Для очищения не рекомендуется использовать растворитель.
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.