Сварка листового полипропилена строительным феном: Страница не найдена — svarkagid

Содержание

Как сварить полипропиленовые листы в домашних условиях: рекомендации

Полимерные материалы активно применяются во многих сферах промышленности. Кроме этого, полипропилен стал хорошей, дешевой и прочной основой для частного строительства и самоделок. Вопрос о том, как сварить полипропиленовые листы в домашних условиях, стал более актуальным. Рассмотрим основные способы склеивания полипропилена, доступные дома.

Как сварить полипропиленовые листы

Наиболее эффективными методами соединения пользуются в промышленных условиях, где полимер укладывается на специальный станок. При этом учитывается чистота и влажность в помещении. Способ применяется при склеивании больших кусков в рулоны. Швы получаются незаметными и прочными.

Существует несколько способов склеивания полипропилена, которые доступны дома

Но для дома станок покупать невыгодно – большой объем работ не требуется. К тому же пропилен в таких размерах вряд ли будет использован. Поэтому рассмотрим доступные способы, в которых потребуются фен, экструдер или клей.

Экструдер

Для сварки пропилена и других полимерных материалов, если приходится часто с ними работать, можно приобрести экструдер – это инструмент с набором насадок и автоподачей горячего воздуха. Главное преимущество экструдера – возможность работы «на месте». Шов, выполненный данным способом, считается вторым по надежности после сварочного, сделанного на промышленном станке.

Однако есть и недостаток – полипропилен должен быть одинакового состава и класса, иначе аппарат не сможет хорошо подготовить и сварить две разнородные грани. При этом данный способ является лучшим для качественного соединения пропилена дома.

Читайте также: Какой клей для полипропиленовых труб лучше

Строительный фен

Фен для сварки большой мощности с комплектом насадок для полипропилена дешевле экструдера и понадобится для других целей в хозяйстве. Что потребуется для работы:

  • склеиваемые куски полипропилена одинакового состава и класса;
  • паяльная проволока такого же состава и достаточной толщины, в соответствии с полимером;
  • мощный строительный фен, который может работать непрерывно более 15 минут.

Для сварки полипропиленовых листов в домашних условиях можно использовать строительный фен

Пластины размещаются на чистой ровной поверхности. Склеиваемые края обрабатывают наждачкой, выполняя фаску под углом 45 градусов. Далее полипропилен нагревается в течение 7–10 минут, после чего на фен надевают насадку для подачи присадочной проволоки. Её равномерно укладывают в паз, образовавшийся на стыке листов. Данный способ чаще всего применяется для склеивания листов небольшой толщины.

Клеевой метод

Трудоемкий процесс, так как нужно подобрать соответствующий материалу клей, раствор, выставить метки, подготовить площадку и тщательно зачистить листы. Такой метод выгоден для одноразового применения, но ошибка приводит к порче материала. Основные рекомендации при химическом склеивании полипропилена:

  • При покупке клея руководствоваться маркой, а не ценником. Проверить качество: надписи должны быть четкими, упаковка – не вскрытой, срок годности – достаточным.
  • Тщательно обработать и заточить края склеиваемого полипропилена – от этого зависит качество шва и его внешний вид.

Полипропилен – прочный, водостойкий, химически нейтральный материал со свойствами диэлектрика. Его можно широко применять в домашнем быту для изготовления емкостей, защитных кожухов, отделки и т. д. Склеивая полипропилен, нужно руководствоваться эффективностью способа. Правильно выбранный метод обеспечит долгую службу конструкции.

Сварка и гибка полипропилена Топол ЭКО

Сварка и гибка полипропилена

Существует три вида сварки полипропилена: сварка строительным феном, экструзионная и стыковая (полифузионная) сварка.

При сварке строительным феном нагревание свариваемых деталей и добавочного материала – полипропиленовой проволоки – производится струей горячего воздуха, разогретого до температуры 180оС. Таким способом соединяются листы и детали толщиной не более 20 мм.

Экструзионная сварка – это сварка при помощи ручного экструдера, который разогревает полипропилен до вязко-текучего состояния и под давлением заполняет им сварной шов, скрепляя свариваемые детали. Это способ сварки используется при сваривании стеновых элементов корпуса очистного сооружения толщиной до 80 мм.

Полифузионная сварка выполняется на стыковом станке Wegener (Германия). На станок устанавливают два листа, которые крепко фиксируются прижимным устройством. Оператор задает толщину и длину листов полипропилена. Края соединяемых деталей прижимаются к специальному нагревательному элементу. Когда достигается нужная температура, нагревательный элемент опускается, и раздвижные столы под большим давлением прижимают листы друг к другу. Получившийся таким образом шов – самый прочный из всех применяемых способов сварки. Этим способом можно сваривать листы полипропилена любой толщины.

В ходе производства и монтажа очистных сооружений «ТОПАЭРО» и «ТОПАС» применяются все перечисленные виды сварки.

В производственном комплексе Группы Компаний «ТОПОЛ-ЭКО» используются также гибочные станки, благодаря которым листы полипропилена не свариваются, а загибаются. Данный метод позволяет сократить число швов на корпусе очистного сооружения, еще более увеличивая прочность очистных установок и практически исключая возможность производственного брака.

Использование в производственных цехах компании новейших станков и оборудования от ведущих мировых производителей позволяет во много раз улучшить качество и скорость сборки очистных сооружений.

Строительные фены для сварки пластиковых деталей

Ремонт полимерных материалов выполняется гораздо проще, чем металлических. Для этого не требуется сварочное оборудование в виде инверторов и трансформаторов. Понадобится только фен для сварки пластика и насадки определенной формы. Имея такой комплект можно ремонтировать многие пластиковые изделия.

Назначение

Строительный фен – это агрегат, выдувающий горячий воздух. Область его применения широка. Один из вариантов использования – сваривание полимерных материалов:

  • полиэтиленовой пленки теплиц;
  • полипропиленовых труб;
  • поливинилхлоридных покрытий;
  • пластиковых деталей автомобилей и мотоциклов;
  • любых других полимерных изделий.

У данного оборудования для сварки есть еще несколько названий: термофен, воздуходувка, термопистолет, промышленный фен. Количество названий – показатель популярности.

Строительным феном недопустимо пользоваться в парикмахерских целях. Это опасно, поскольку мощность устройства и температура, до которой он разогревается, очень высока.

Устройство, технические характеристики

В корпусе фена для сварки пластика на керамических фиксаторах закреплена спираль. Она нагревает воздух. Интенсивность, с которой нужно раскалить воздух, задается регулятором.

Режим регулировки отличается у фенов разных классов. В одних моделях, предназначенных для домашних работ, всего три варианта нагрева: маленький, средний, максимальный.

У профессиональных промышленных моделей интенсивность нагрева регулируется плавно, можно подобрать температуру для сварки или размягчения опытным путем. Современные строительные фены способны разогревать воздух до 700 °C. легко расплавляя пластик.

Помимо спирали в корпусе есть мотор, крыльчатки которого нагнетают нагретый воздушный поток в сопло. Скорость движения потока у средних фенов укладывается в диапазон от 200 л/мин до 650 л/мин.

Есть мощные фены, поставляющие до 800 литров воздуха за 1 минуту. Они потребляют много электроэнергии, до 3,4 кВт. Такая мощность для сварки пластмассовых деталей обычно не требуется.

Вполне хватает возможности моделей со средним уровнем производительности и значениями мощности от 500 Вт до 2500 Вт. Эти показатели позволяют успешно работать с большинством пластиков.

Некоторые промышленные фены могут стабилизировать степень нагрева. Электронные датчики фиксируют температуру, необходимую для конкретного вида пластика, и удерживают ее на постоянном уровне.

Для того чтобы исключить перегрев, происходит постоянный мониторинг температуры. Значения высвечиваются на дисплее. Стоят модели с таким функционалом дороже, поэтому приобретать их имеет смысл специалистам, регулярно занимающимся сваркой пластика.

У некоторых фенов есть функция обдува рабочей зоны холодным воздухом. Поток охлажденного воздуха выдувается из основного единственного сопла или из специального дополнительного. Эта возможность очень помогает быстро охладить сваренную деталь.

Насадки и сопла

Для благополучного склеивания, сваривания пластиков одного фена недостаточно. Поток горячего воздуха нужно локализовать и направить в строго обозначенную зону под определенным углом. Для этого нужен сварочный наконечник, разнообразные насадки, сопла. Есть несколько видов насадок:

  • фиксирующими насадками пользуются в ситуациях, когда пластик перед свариванием нужно прижать к поверхности. Узкая плоская часть позволяет предварительно пригладить материал, после чего его можно сваривать прутком вручную или экструзионно;
  • для изгибания полимерных труб понадобится насадка с фронтальным закругленным отводом. При этом происходит прогревание трубы со всех сторон;
  • щелевые насадки предназначены для сварки листового полимерного материала, например, линолеума, тентов, пластиковых кровель, баннеров;
  • зеркальные насадки помогают экономить тепло. Распространяющиеся из места сварки тепловые волны отражаются, возвращаются к полимерной массе, используются для ее сплавления;
  • плоская V-образная насадка нужна для сварки прутком. Она подает размягченный прут в рабочую зону.

Пруток должен быть точно из такого же материала, как и деталь, подвергающаяся ремонту. Сварка полиэтилена выполняется с полиэтиленовым прутком такой же степени жесткости.

Если материал разнородный, ремонт будет некачественным. Чтобы убедиться в идентичности пластика, следует обратить внимание на маркировку. Визуальной оценки может оказаться недостаточно. Аналогично выполняется сварка полипропилена. Как припой в этом процессе используется только полипропиленовый прут.

Нюансы работы

Профессиональное соединение пластиков с подачей прутка в рабочую зону может выполняться как экструзионная сварка. Этим занимаются специалисты с более сложным оборудованием: феном с совмещенным экструдером или отдельным экструдером.

Шов, образованный при правильной сварке опытным мастером, может не нуждаться в дополнительной обработке. Он уже получается гладким и ровным. Если по окончании работы на месте соединения остался излишек прутка, его нужно прогреть феном и аккуратно открутить, оттягивая к себе.

После полного охлаждения рабочей зоны ее можно отшлифовать любым имеющимся средством. При необходимости отремонтированное место на пластике можно покрасить. Деталь будет выглядеть как новая.

Полипропилен листовой

Листовой полипропилен — синтетический полимер, популярный и недорогой материал, применяемый не только в строительстве для облицовки либо гидроизоляции зданий и сооружений, но и в рекламе (изготовление объёмных букв для вывесок и т.п.) Изготавливается материал, в зависимости от того, каких размеров лист надо получить, экструзией — продавливанием расплавленной пластической смеси через формы, либо прессованием.

Основные технические характеристики

В зависимости от толщины листа, полипропилен может быть гибким либо упругим, незначительно изгибаясь, но возвращаясь к изначальной форме. Он характеризуется высокой прочностью на все основные виды воздействий — сжатие, кручение и изгиб.

Материал водостоек, непроницаем как для воды, так и для газообразных веществ, имеет хорошие показатели теплоизоляции. Он долговечен, устойчив к агрессивным химическим составам, стоек к биологическим воздействиям — его не употребляют в пищу животные, а в условиях влажности там практически не заводятся грибок, мох или мелкие водоросли. Низкая плотность полипропилена обеспечивает его небольшой вес, что может быть важно для ряда конструкций.

В процессе эксплуатации материал не выделяет никаких вредных химических соединений, а потому полостью безвреден для человека и животных, разрешен его постоянный контакт с продуктами питания и питьевой водой — из полипропилена изготавливают как емкости для транспортировки мяса, рыбы, овощей и т. д., так и различные бытовые предметы.

К перепадам температур (как в течение дня, так и сезонным) материал устойчив, а вот к постоянному воздействию ультрафиолета не весь — только специальные светостабилизированные его виды. Простота резки и скрепления отдельных деталей из полипропилена позволяет создавать конструкции самых разных форм и размеров, а разнообразие цветовой гаммы гарантирует не только их практичность, но и эстетичный внешний вид.

Область использования

Прочность, устойчивость к различным агрессивным воздействиям и водонепроницаемость листового полипропилена определяют основную сферу его применения: отделка бассейнов, создание всевозможных резервуаров и ёмкостей, отстойников, накопителей, хранилищ, септиков, станций очистки, в общем, всех тех конструкций, где важную роль играет герметичность материала. Полипропилен применяют как в быту, так и в самых различных отраслях промышленности и производства.

Работа с материалом

Подгонка до нужных по проекту размеров и формы листа может осуществляться любым оборудованием по работе с деревом, материал легко подвергается строганию, резке, фрезеровке и т. д.

Способы соединения листов

Скрепляться в конструкцию листы материала могут тремя вариантами, различными по прочности:

— Крепление на болтах и заклёпках отличается не самой высокой прочностью и не обеспечивает полной герметичности из-за свойства полипропилена линейно расширяться. Однако такое соединение разъёмное, т. е. листы могут быть отсоединены друг от друга при необходимости и скреплены вновь, и в некоторых конструкциях это необходимо.

— Склеивание обеспечивает большую, чем в случае применения болтов и заклепок, герметичность соединения, но все же является не самым прочным вариантом.

— Наиболее надёжный способ, гарантирующий максимальную прочность и герметичность стыков — сварка.

Наилучшее качество и прочность швов в 80-90% прочности самого материала обеспечивает полифузионная сварка, выполняемая в промышленных условиях: края листов нагревают до определенных температур и с усилием прижимают друг к другу. Сваривание за счёт нагревания строительным феном или использования экструдера даёт меньшую прочность.

Читать далее:
Укрепление грунта геотекстилем
Биметаллические радиаторы отопления — плюсы и минусы
Электрический котел: советы по выбору
Где купить детский матрас?
Где приобрести комплектующие для фанкойлов?

Монолитный полипропилен

Механическая обработка

При механической обработке, для получения поверхности максимального качества мы рекомендуем использовать следующие режимы:

 

МЕТОД

Скорость

Подача

Материал инструмента

Передний угол

Задний угол

РЕЗКА ПИЛОЙ

3000-4000 (м/мин)

0,1-0,2 мм/зуб режущие листы

с твердым металлом

 

 

СВЕРЛЕНИЕ

40-70 (м/мин)

0,1-0,3 мм/об.

спиральное сверло перовое сверло

15-20 градусов

Угол винтовой линии около 16 градусов

ФРЕЗЕРОВКА

200-800(м/мин)

0,1-0,3 мм/об.

Вольфрамовая  сталь или литой твердый сплав

5-15 градусов

6-15 градусов

 

Чем выше скорость обработки, тем чище поверхность реза. Однако при превышении допустимых скоростей и использовании инструмента с плохой заточкой возможно повреждение заготовок из-за их оплавления! Сверление с отводом тепла способствует повышению качества поверхности, и улучшает отвод стружки.

Соединять полипропиленовые листы можно механически с использованием крепежного материала. При этом необходимо помнить о склонности материала к линейному расширению. Метод не предполагает сохранение герметичности, водонепроницаемости конструкции. Неподходящим в некоторых ситуациях считается также соединение при помощи клея – склеивание. Полипропилен обладает высокой химической стойкостью, поэтому может контактировать со многими растворимыми клеями. Однако, применять при работе с полипропиленом клей можно только проконсультировавшись со специалистами.

Наиболее выгодным и надежным, а, следовательно, и наиболее часто используемым способом соединения деталей из полипропилена является сваривание. В настоящее время известно три способа сварки:

Полифузионная сварка – самая качественная, позволяет формировать надёжные соединения с коэффициентом прочности по отношению к исходному материалу – 0,9. Она выполняется на специальных сварочных станках (столах). На станок укладывают два листа, фиксируя их прижимным устройством. Работник задает параметры толщины и длины соединяемых деталей. Концы соединяемых деталей при помощи специального прибора нагреваются в течение определенного периода времени до достижения нужной температуры, затем они с необходимым усилием прижимаются друг к другу. Возникший таким образом шов наиболее прочный из всех применяемых способах сварки (достигает примерно 80-90% прочности материала). Таким способом можно сваривать листы любой толщины.

Параметры сварки на стыковом оборудовании:

 

 

Толщина листа

Выравнивание

Время разогрева

Время для настройки (максимальное)

Сварка

 

 

Температура прогрева 210 ±10°с

 

 

Стыковка под давлением 

Время охлаждения под давлением (минимальное значение)

P=0.10±0.01 H/мм²

 

Высота наплыва при окончании  выравнивания (минимальные значения)

(Выравнивание p = 0.10 Н/мм²)

Разогрев р≤0,01 Н/мм²

 

мм

мм

сек

сек

сек

мин

 

до 4.5

0.5

до  135

5

6

6

 

4.5 … 7

0.5

135 … 175

5 … 6

6 .. 7

6 …12

 

7 … 12

1.0

175 … 245

6 … 7

7 .. 11

12 … 20

 

12 … 19

1.0

245 … 330

7 … 9

11 … 17

20 … 30

 

19 … 26

1.5

330 … 400

9 … 11

17 …22

30 …40

 

26 … 37

2.0

400 … 485

11 … 14

22 …32

40 … 55

 

37 … 50

2.5

485 … 560

14 … 17

32 …43

55 … 70

 


Применение ручного экструдера, позволяет формировать достаточно надёжные соединения с коэффициентом прочности по отношению к исходному материалу – 0,8. Сваривание полипропиленовых листов экструдером осуществляется нанесением добавочного материала (присадочная полипропиленовая проволока), предварительно расплавленного в винтовом роторе экструдера. Кроме того, при использовании ручного аппарата невозможно обеспечить всегда одинаковое давление и скорость сварки, что в свою очередь сказывается на качестве шва. Достоинства сварки своими руками заключаются в том, что нужное оборудование и детали можно доставить непосредственно на объект и варить на месте. Это дает широкие возможности для соединения полипропиленовых конструкций разнообразных форм.

 

Параметры сварки ручным экструдером:

Температура экструдера,
замеренная на выходе
из форсунки, º C

Температура воздуха,
замеренная в форсунке подачи
теплого воздуха, ºC

Количество воздуха, литров/мин.

200-240

210-250

350-400


В результате сварки пистолетом с горячим воздухом (феном) максимальный коэффициент прочности не достигает значения больше 0, 7. При сварке с использованием фена аппарат нагревает стыкуемые кромки листов и расположенный между ними сварочный пруток. Конструкция такого прибора, как правило, не дает возможности поддерживать одинаковую температуру нагреваемого воздуха. Применяя ручные аппараты для сварки, необходимо помнить, что изменение температуры нагреваемого материала зависит от скорости сварки; при очень медленном сваривании деталей материал вокруг шва может перегреться, что приведет в дальнейшем к деградации материала, а, следовательно, и к снижению качества шва. Не исключено и обратное, если материал будет недостаточно нагрет. Таким способом рекомендуется соединять листы и детали, толщина которых не превышает 6 мм. При сваривании отдельных деталей необходимо помнить, чтобы соединяемые материалы принадлежали к одному классу.

 

Параметры сварки ручным феном:

Воздух, л/мин

Температура в сопле форсунки °С

Диаметр форсунки, мм

Диаметр скоростной форсунки

3

4

3

4

Скорость газа см/мин

60-70

280-320

Ок. 10

<10

50-60

40-50

 


ВНИМАНИЕ!
 Превышение рекомендуемых температур вызывает деградацию материала, что негативно сказывается на прочности сварного соединения.

Перед нагрузкой сварной шов должен охлаждаться при комнатной температуре не менее 2 часов.  Ускорение процесса охлаждения недопустимо.

Для достижения максимального качества сварного соединения следует использовать сварочный пруток изготовленный из того же материала, что и листы. Это важно, так как у прутка и листов должен совпадать индекс текучести расплава (MFR).

Свертнуть

Листовой полипропилен и его характеристики

На смену дорогостоящим материалам, таким как металл, керамика либо древесина, пришел недорогой, но эффективный полипропилен (ПП). Используется он во многих сферах и направлениях. Полипропилен незаменим в химической промышленности. Из него изготавливают емкости для различных кислот и щелочей. Так же он применяется для производства бытовых изделий (горшки для растений, ведра, бочки для воды либо топлива, разделочные доски и т.д.). В строительстве используется полипропилен в виде листов. Он может монтироваться как облицовочный либо гидроизоляционный материал. Из полипропилена изготавливают трубы для водопроводных и отопительных систем. Листовой полипропилен является более востребованным, так как имеет много преимуществ перед другими материалами. Рассмотрим более детально свойства листов ПП и способы его монтажа.

 

Характеристики листового полипропилена

Этот материал изготавливается по специальной технологии продавливания расплавленного вязкого состава в специальные формы. По своим свойствам полипропилен устойчив к любым агрессивным средам. Помимо этого он не пропускает влагу и электрический ток. Противопоказано использовать этот материала для хранения окислителей. ПП так же способен быстро адаптироваться под разные погодные условия. Это позволяет использовать его как при минусовой, так и плюсовой температуре воздуха. Листы ПП устойчивы к воздействию ультрафиолетовых лучей.

Листовой полипропилен для бассейнов

В последнее время листовой полипропилен начал массово использоваться в строительстве бассейнов. Технология монтажа бассейна довольно простая и предполагает минимальные затраты, по сравнению с обычным способом строительства.
ПП листы крепятся на ранее изготовленный каркас. Места стыков для изоляции свариваются специальным ручным аппаратом либо станком. Материал благодаря своим теплоизоляционным свойствам длительное время сохраняет высокую температуру воды в бассейне, что дает возможность экономить на работе водонагревателей.
Полипропиленовые листы в строительстве бассейна играют роль отделочного, гидроизоляционного, теплоизоляционного и конструкционного материала. Для заливки бетона вокруг чаши бассейна не требуется установка опалубки. Отделочные работы так же не проводятся. Таким образом, стены чаши не нуждаются в дорогостоящей отделке фарфоровой плиткой.  Все это значительно сокращает сроки и стоимость строительства бассейна.

Сварка листового полипропилена

Как мы уже говорили, соединение листов полипропилена происходит методом сварки. Соединяются они либо под прямым углом, либо стык в стык. В строительных работах используют обычно ручные сварочные экструдеры или фены. Их можно применять на любых объектах, где имеется доступ к электроэнергии.
Для сварки листов феном приобретается сварочный ПП пруток. Он вставляется в фен и разогревается под потоком горячего воздуха (180 град.). Такой способ подходит только для соединения материала с небольшой толщиной до 20 мм. Перед тем как начинать пайку, края материала шлифуются. Это необходимо для лучшего сцепления элементов. После чего происходит сварка двух листов полипропилена. Образовавшийся шов имеет небольшую прочность, поэтому изделие не должно подвергаться большим механическим нагрузкам.

Экструдер же действует по другому принципу. Он расплавляет места стыков материала до вязкого состояния. Затем под высоким давлением заполняет этот стык расплавившейся массой. Такой метод можно использовать для листов ПП толщиной до 80мм. После чего изделие способно выдерживать сильные механические нагрузки.
На промышленных объектах используется уже профессиональные стыковые станки. Они имеют два подвижных стола, которые при плавлении стыков под давлением соединяют листы полипропилена. Этот способ считается самым эффективным.
Листовой полипропилен это универсальный материал, с помощью которого можно проводить различные строительные и производительные работы.

Видео тестирования полипропилена Тополватер

Лазерная сварка алюминиевой пленки, покрытой термосвариваемой сополиэфирной смолой, с полипропиленовыми пленками для применения в упаковке пищевых продуктов и лекарств

Анализ процесса лакирования

исследуются экспериментальные условия. Можно выделить более высокую толщину покрытия для алюминиевых подложек с меньшей толщиной. И наоборот, меньшие толщины покрытий измерялись для более толстых алюминиевых подложек.Как указывалось в предыдущем разделе, смолы, подаваемой для всех условий эксперимента, было в избытке. Выбор более толстой алюминиевой подложки означает получение более короткого расстояния между поверхностью алюминиевого образца и траекторией движения лезвия автоматического аппликатора в процессе нанесения покрытия. В связи с этим установленным при испытаниях остается расстояние между лезвием и поверхностью рабочей поверхности аппликатора. Следовательно, при том же последнем, имея более толстую алюминиевую подложку, можно получить меньшее эффективное расстояние между поверхностью покрываемого образца и самим лезвием.Следовательно, поскольку количество используемой смолы в значительной степени избыточно, она способна насытить весь идеальный объем между поверхностью алюминиевой опорной поверхности и высотой, определяемой лезвием, которое продвигается в процессе нанесения покрытия. Следовательно, чем меньше толщина алюминиевой подложки, тем больше ожидаемая толщина покрытия. И наоборот, чем больше толщина алюминиевой подложки, тем меньше толщина получаемого покрытия. Экспериментальные данные, представленные на рис.6, подтверждают предыдущие наблюдения, подтверждая обратно пропорциональную зависимость между толщиной покрытия и толщиной алюминиевой подложки, причем первая увеличивается при уменьшении второй, и наоборот. Кроме того, как указано, количество смолы, первоначально подаваемой в процессе нанесения покрытия, оставалось неизменным во время всех испытаний, создавая воспроизводимые условия для всех проведенных экспериментальных испытаний. Различия в толщине некоторых образцов не приводят к неравномерному контакту.Поверхность покрытия фактически всегда очень гладкая (в любом случае R a  < 0,1 мкм), а разница в толщине отражает различную морфологию в таком большом масштабе, что не влияет на процесс соединения.

Рис. 6

Динамика толщины смоляного покрытия на алюминиевой подложке (каждая метка относится к данному названию образца, как указано в Разделе 2)

Из изучения контурных графиков на Рис. 6 можно предположили, что покрытия демонстрируют достаточную степень однородности, хотя некоторые поверхностные дефекты плоскостности пленок, в основном из-за необходимого обращения с образцами, все еще наблюдаются в крупномасштабном масштабе.Эти дефекты отражаются островками на поверхности покрытия, имеющими значительно большую или, наоборот, меньшую толщину, чем окружающие участки. Анализ однородности распределения толщины покрытия на поверхности исследуемых образцов можно провести, рассмотрев рис. 7. Средние значения толщины покрытия находятся в диапазоне от 33 до 42 мкм для алюминиевой подложки с наименьшим толщины (50 мкм), в то время как они остаются в нижнем диапазоне от 18 до 25 мкм для алюминиевой подложки с наибольшей толщиной (150 мкм).Наконец, среднее изменение толщины покрытия из полиэфирной смолы, нанесенного на алюминиевые подложки при трех толщинах (50, 100 и 150 мкм), однако, очень ограничено, что свидетельствует о хорошей однородности процесса нанесения покрытия. Эти отклонения составляют приблизительно 5 мкм для алюминиевых подложек толщиной 50 мкм и приблизительно 10 мкм для алюминиевых подложек толщиной 100 и 150 мкм. Только в одном случае получается изменение толщины более 10 мкм по отношению к алюминиевой подложке толщиной 150 мкм и двум проходам покрытия.

Рис. 7

Коробчатые диаграммы толщины смоляного покрытия на алюминиевых подложках: a толщиной 50 мкм; b Толщина 100 мкм; c Толщина 150 мкм

Также наблюдается улучшение однородности покрытия за счет трех последовательных проходов покрытия по сравнению с двумя каноническими проходами. Такой результат обусловлен выравнивающим действием лезвия на поверхности покрытия. Прибегая к дополнительному проходу, можно добиться лучшего эффекта выравнивания смолы.Этот результат также можно объяснить увеличением вязкости смолы с течением времени в процессе нанесения покрытия. Когда смола попадает на образец, она становится очень текучей, так как имеет очень низкую вязкость, чтобы легко распределяться по алюминиевой поверхности, полностью смачивая ее. Однако при распределении смолы на алюминиевой поверхности, благодаря эффекту продвижения лезвия в процессе нанесения покрытия автоматическим аппликатором, поверхность смолы, подвергающаяся воздействию испарения, значительно увеличивается.Испарение касается летучей части состава смолы (части растворителей, которая служит для регулирования ее вязкости, сильно снижая ее). Когда эта доля растворителя начинает уменьшаться, смола становится все менее вязкой, хотя все еще очень деформируемой. Поэтому, когда лезвие проходит второй или даже третий раз по смоле, ранее распределенной по поверхности алюминиевой подложки, оно находит все более вязкий материал. Таким образом, лезвие имеет тенденцию формировать смолу с большей точностью, поскольку она имеет тенденцию меньше течь из-за увеличения вязкости.Это определяет значительное улучшение однородности толщины покрытия.

Анализ процесса сварки

На рис. 8 показаны соединения, полученные на сборке алюминий/полипропилен, относящиеся к первому и второму экспериментальным сценариям, т. е. к сценарию, который относится к алюминию толщиной менее 50 мкм и на полипропиленовые пленки, белые и прозрачные, всегда тонкой толщиной 80 мкм. Области суставов всегда демонстрируют превосходный эстетический вид, например, в большинстве случаев не удается четко различить область, пораженную облучением лазерным лучом (т.э., так называемая термически измененная зона, [26]). Увеличение мощности лазера и скорости сканирования вызывает появление складок на поверхности алюминия. Это может быть связано с тепловым расширением полимера в расплавленном состоянии, за которым следует сжатие из-за резкого охлаждения после окончания лазерного облучения. Алюминиевая пленка соответственно расширяется, а затем сжимается с соответствующими внутренними напряжениями, возникающими внутри материала, что является причиной поверхностных складок.Это явление гораздо менее заметно при более низкой мощности и скорости сканирования, когда тепловые переходы соответственно медленнее, что дает материалам больше времени для адаптации к изменениям размеров, связанным с циклами нагрева и охлаждения.

Рис. 8

Лазерные соединения алюминия с покрытием и полипропиленовыми пленками (сборка Al 50 мкм–ПП 80 мкм): a , b белый ПП; c , d прозрачный ПП

На рис. 9 показано изображение стыков после лазерных испытаний, проведенных на пленках алюминия и полипропилена большей толщины (сборка Al 150 мкм – ПП прозрачный 1100 мкм).Стыки имеют прекрасный эстетический вид, стыковый валик практически не заметен, независимо от условий исследованного процесса. Начальные признаки термической деградации можно увидеть только при более высоких мощностях лазерного луча. На стыке появляются своеобразные борозды, особенно в последних зонах образцов, которые облучаются лазерным лучом. Это можно объяснить явлением тепловой инерции. Лазер начинает воздействовать на холодный образец, но во время испытаний температура образца быстро увеличивается.Последняя зона облучения начинается с температуры, которая уже выше температуры окружающей среды в результате поглощения тепла самим образцом в первый момент лазерного облучения. Следовательно, последние части облученного образца, безусловно, в большей степени подвержены повреждению в результате теплового изменения. Однако в этом случае на поверхности образца отсутствуют значительные морщины из-за большей толщины и более жесткой реакции полипропиленовой подложки.

Рис.9

Лазерные швы Al 150 мкм–PP 1100 мкм в сборе: a два этапа лакировки; b три этапа лакировки

Испытания на растяжение соединений

Соединения между пленками Al 50 мкм–PP 80 мкм белая и прозрачная

Экспериментальные результаты, полученные в результате испытаний на растяжение, проведенных на соединениях алюминий-полимер с помощью мощного диодного лазера. Учитывая конфигурацию сварки с перекрывающимися кромками пленок из алюминия и полипропилена, испытание на растяжение в том виде, в каком оно было проведено, в основном транспонируется в испытание на сопротивление сдвигу вдоль наплавленного валика в соответствии с [25].На рисунке 10 показаны тенденции зависимости нагрузки от смещения во время испытаний, проведенных для набора образцов Al 50 мкм – полипропилен белый 80 мкм. Экспериментальные тесты, проведенные на вышеупомянутых образцах, сравниваются с использованием двух различных комбинаций скорости сканирования и мощности лазера, которые генерируют почти постоянную плотность потока энергии, излучаемую на поверхность сустава (т. е. эксперименты в условиях так называемого изофлюенса [26]). Тренды зависимости нагрузки от смещения очень похожи, независимо от выбранных параметров лазера и толщины покрытий, которая в рассматриваемом случае находится в диапазоне примерно 30–40 мкм.Эти тенденции можно проследить до классической кривой «нагрузка-смещение» при испытании полимерного материала на растяжение, если вспомнить, что в этом случае белый полипропилен играет решающую роль в формировании соединения. На самом деле эти тренды не похожи на типичные тренды зависимости нагрузки от смещения металлических материалов с внезапным разрывом после упругопластического участка. Наоборот, наблюдается сильное удлинение с очень прогрессивным снижением нагрузки. Это типично для очень гибких полимерных материалов, подвергающихся растягивающему напряжению, проявляющееся в постепенном удлинении полимерных цепей (сначала аморфной части полимера, а затем кристаллической части), ориентированных в направлении приложение нагрузки.Кроме того, разрыв сборок Al 50 мкм-ПП белый 80 мкм всегда происходит в зоне соединения, где цепи ПП удлинены, вплоть до удлинения от 10 до 15 мм. Однако такие разрушения происходят не раньше, чем ПП в сборке испытал большую деформацию в пластическом поле. Таким образом, наблюдаемое большое удлинение является результатом деформации полипропиленовой пленки в сборке. Тенденция нагрузки к смещению сборок Al 50 мкм — полипропилен белого цвета 80 мкм после достижения максимальной нагрузки снижается, как наблюдалось ранее, очень медленно, достигая конечной нагрузки чуть менее 50 Н.Несмотря на отсутствие видимых изменений в точке максимума кривых зависимости нагрузки от смещения, максимальное удлинение, достигаемое перед разрушением, всегда выше, если установлены более высокие мощность лазера и скорость сканирования. Наибольшие удлинения при разрыве сварных соединений с одинаковым флюенсом, получаемые за счет выбора наибольшей мощности луча и скорости сканирования, можно отнести именно к особенностям взаимодействия лазерного луча с полимерным материалом в сборке. Последний очень чувствителен к действию лазерного излучения, что может вызвать быструю деградацию полимера.При деструкции полимера, даже локальном, как в рассматриваемом случае, происходит снижение его молекулярной массы и, следовательно, потеря части механических свойств полимера [27]. Работа с той же плотностью энергии, излучаемой на поверхность сустава, но с большей мощностью лазера и скоростью сканирования, означает сокращение времени взаимодействия между лазерным лучом и самим полимером. Вероятно, это снижает явления термической деградации полиолефина, а также термосвариваемого лака, позволяя сварному соединению лучше вести себя во время испытания на растяжение [28].Однако, как видно из предыдущего раздела, на поверхности алюминия появляются морщины из-за быстрого цикла нагрева-охлаждения.

Рис. 10

График нагрузки-перемещения для испытаний на растяжение алюминия 50 мкм – полипропилена 80 мкм белого цвета

На рисунке 11, с другой стороны, сравниваются испытания, проведенные на пленках из алюминия 50 мкм – прозрачный полипропилен 80 мкм. В этом случае наблюдается общая тенденция, отличная от предыдущей, когда суставы демонстрируют упруго-пластическое поведение, а не вязкоупругое/вязкопластическое.Максимальные нагрузки во всех случаях выше. Они выше 100 Н, а удлинения при разрыве, наоборот, ниже, постоянно оставаясь между 9 и 12 мм. Также замечено, что сочетание параметров с более высокой скоростью и мощностью лазера, соответственно 6 мм/с и 105 Вт, не всегда обеспечивает получение сварного соединения с более высокими характеристиками по сравнению с сочетанием параметров с более низкими значениями (4 мм/с). с и 70 Вт), как и в предыдущем случае. В основном за счет прозрачности ПП механизм сварки становится более эффективным.Между тем прозрачный ПП не так эффективно поглощает излучение пучка, как в предыдущем случае, в котором использовался белый ПП. Луч может легко проходить через прозрачную пленку полипропилена и воздействовать на границу раздела с алюминием практически с неизменной мощностью, в том числе при небольшой толщине задействованных пленок полипропилена. Таким образом, именно алюминий сильно нагревается и впоследствии передает тепло соседнему термосвариваемому легкоплавкому лаку и, следовательно, самой верхней пленке в ПП [19].

Рис. 11

График нагрузки-перемещения для испытаний на растяжение Al 50 мкм – полипропилен 80 мкм прозрачный

ПП в сборке Al 50 мкм – полипропилен прозрачный 80 мкм гораздо меньше подвергается прямому воздействию лазерного луча. Сварка очень эффективна, при этом сополиэфирный термосвариваемый лак, по-видимому, играет главную роль в сварном соединении. Сополиэфирный лак фактически представляет собой термопластичную смолу, которая по существу имеет тенденцию проявлять более жесткое и хрупкое поведение, чем полиолефины, поскольку она быстро кристаллизовалась во время испытаний на растяжение.Это снижает склонность сборки к вязкому поведению, как это наблюдалось ранее для сборок из алюминия 50 мкм и белого полипропилена 80 мкм. Следовательно, соединение демонстрирует более высокую точку максимальной нагрузки в сборках Al 50 мкм — полипропилен, прозрачный 80 мкм, меньшее удлинение при разрыве и зависимость нагрузки от смещения, которая намного больше похожа на тенденцию материалов с упруго-пластическим поведением. Также в этом случае разрушение сварного соединения происходит после наблюдения достаточно большой деформации полимерного материала в пластическом поле.Однако удлинение при разрыве в этом случае в среднем ниже, чем измеренное для сборок Al 50 мкм — полипропилен белый 80 мкм. Однако более подробная информация будет предоставлена ​​после изучения испытаний на отрыв, проведенных на тех же образцах.

Стыки между пленками из алюминия 150 мкм – полипропилена 1100 мкм, прозрачного

На рисунке 12, с другой стороны, показан тренд зависимости нагрузки от смещения для сборки из алюминия 150 мкм – полипропилен, прозрачный 1100 мкм. Можно заметить жестко-эластичный тренд.Чем выше мощность лазера и скорость сканирования, тем кривые зависимости нагрузки от смещения характеризуются более высокими значениями резистивной нагрузки, достигающей в лучшем случае 90 Н. Удлинения при разрыве во всех случаях очень малы, при перелом сустава, появляющийся при удлинении, как правило, менее 0,1 мм. В этом сценарии определяющим фактором в формировании сварных соединений, безусловно, является толщина полипропиленовой пленки. Пленка ПП имеет толщину 1100 мкм, что более чем на порядок превышает толщину пленок ПП, учитываемую при испытаниях, проведенных по первому и второму сценариям.В процессе соединения с помощью мощного диодного лазера только нижняя часть прозрачной полипропиленовой пленки может плавиться за счет проводимости при контакте с алюминием и участвовать в процессе формирования соединения. На самом деле ПП прозрачен для лазерного излучения, и его нагрев, как будет лучше обсуждаться далее в этой работе, происходит в основном за счет теплопроводности от границы раздела с алюминием, который, как металлический материал, очень эффективно поглощает само лазерное излучение. В основном образующееся соединение является слишком нестабильным по отношению к толщине полипропиленовых пленок, участвующих в процессе лазерной сварки.Во время испытания на растяжение полипропиленовая пленка толщиной 1100 мкм не успевает перейти в поле пластичности до разрушения сварного соединения. По этой причине даже очень небольшое удлинение вызывает разрыв соединения, которое, таким образом, ведет себя как жесткое, совершенно эластичное. В основном во время испытания на растяжение не наблюдается никакого удлинения пластиковой пленки. Соединение между двумя материалами разрушается напрямую, без какой-либо деформации в поле пластической деформации, проявляющейся заранее ни в металлической пленке, ни в пленке из полимерного материала, что согласуется с результатами, опубликованными в Hasegawa [29] и van Melick [ 30].

Рис. 12

Тренды сварных соединений в сборе Al 150 мкм–PP 1100 мкм

На рис. Алюминий 150 мкм – полипропилен, прозрачные сборки 1100 мкм. Исследован весь значительный диапазон рабочих параметров. Фактически, комбинация скорости сканирования и мощности лазера, которая приводит к удовлетворительному соединению, была полностью определена. Выход за пределы исследованного диапазона будет означать работу со слишком низкой или высокой плотностью энергии, подводимой к поверхности, что приведет к неэффективной сварке или к деградации полимера/лака.Поэтому при малых мощностях луча и высоких скоростях сканирования стык не образуется и, следовательно, сопротивление стыка равно нулю [31]. В этом случае плотность мощности, излучаемая на поверхность стыка, не способна вызвать плавление полимера на границе раздела с металлом. По этой причине стык между двумя материалами не образуется или формируется слабо. Аналогично, при большой мощности луча и низкой скорости сканирования явления деградации органической части сборки определяют отсутствие образования стыка, как это показано в некоторых примерах на рис.14. По существу, плавление полимерного материала происходит слишком бурно при наличии слишком большого количества энергии, излучаемой на поверхность соединения. В присутствии избыточного количества тепла испаряющийся полимер на границе раздела с металлом имеет тенденцию образовывать большие газовые пузыри на границе раздела.

Рис. 13

3D-карта сварного соединения Al 150 мкм – ПП 1100 мкм в сборе

Рис. 14

Лазерные соединения пленки Al 150 мкм – ПП 1100 мкм с начинающимися явлениями деградации

Такие пузырьки предотвращают соединение от формирования, а не в пользу его, как обычно ожидается в механизме лазерной сварки на просвет в соответствии с Gisario и Wang [18, 31].Опять же, прочность сварного соединения равна нулю. Высокая мощность луча в сочетании с высокой скоростью сканирования или низкая мощность луча в сочетании с низкой скоростью сканирования приводят к образованию более прочного соединения. Как указывалось ранее, при сравнимом флюенсе, излучаемом на поверхность соединения сборки, испытания соединения, характеризующиеся более коротким временем взаимодействия луча с материалом, позволяют получить соединение с самой высокой прочностью.

Анализ механизмов соединения

Лазерная сварка между полимером и металлом или различными полимерами осуществляется с помощью механизмов соединения LAMP (металл и пластик с лазерной стимуляцией), описанных в другом месте у Катаямы и Кавахито [19] для другой экспериментальной установки. .Этот механизм, схематическое изображение которого для конкретного случая построено на рис. 15, предусматривает, что на границе раздела двух разных материалов, например, металл с покрытием (т. е. алюминий, покрытый лаком) – полимер (т. е. полипропиленовая пленка), нагревается падающим лазерным лучом, чтобы достичь температуры плавления пластика в ограниченной области вблизи границы раздела. В данном конкретном случае плавящийся материал зависит от конфигурации сборки. Если самая верхняя полипропиленовая пленка белая.Он может поглощать значительную долю лазерного излучения, тем самым плавясь, в конечном итоге испаряясь и способствуя образованию стыка с лежащим под ним алюминием с покрытием. Напротив, если самая верхняя полипропиленовая пленка полностью прозрачна, она не способна поглощать лазерное излучение. В этом случае лазерное излучение проходит через всю толщину ПП, воздействуя на истинную границу раздела с алюминием. В этом случае термосварочный лак, нанесенный на границу между металлом и полимером, плавится, способствуя закреплению соединения.Лак, по сути, легкоплавкий и находится в непосредственном контакте с поверхностью алюминия, которая поглощает большую часть лазерного излучения, проникающего через прозрачную полипропиленовую пленку в сборке. В этой области высокие температуры, возникающие на границе раздела с алюминием, вызывают плавление, испарение лака и, как следствие, образование пузырьков газа, которые, распространяясь в жидкой фазе, увеличивают размер валика сварного шва. Быстрое расширение пузырьков газа создает высокое давление, которое способствует соединению покрытого металла с полимером.Расплавленный лак может проникать в морфологический профиль нижележащего металла или полимера над ним, а также заполнять полости, которые могут быть между ними (рис. 15). Испарение лака позволяет ему полностью заполнить зазоры, существующие между алюминиевой поверхностью и лаком, которые образуются в процессе нанесения покрытия автоматическим аппликатором. Под действием продвигающегося лезвия лак не может полностью заполнить все пробелы в морфологии алюминиевой поверхности из-за ограниченной смачиваемости поверхности.Этот результат, напротив, достижим при лазерной сварке, так как давление, создаваемое газовым пузырем в испаряемом лаке, облегчает проникновение лака в алюминий, а также сварку между лаком и лежащей сверху полипропиленовой пленкой в ​​соответствии с [19]. ]. Таким образом, в случае прозрачного полипропилена лазерная просвечивающая сварка не приводит к значительным морфологическим изменениям полипропилена, который, как ожидается, в противном случае будет более подвержен термической деградации, вызванной облучением лазерным лучом.Однако в обоих упомянутых механизмах соединения (прозрачный или белый ПП) межфазное соединение получается благодаря совместному действию химических связей, которые образуются между функциональными группами, присутствующими в лаке (т. е. в основном виниловом), покрывающем поверхность. металла и полипропилена, а также физических связей, возникающих в результате водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса, возникающих на границе раздела двух материалов. Таким образом, это основное отличие от типичного механизма LAMP, поскольку химический состав лака может активировать как образование химических (первичных) связей на границе раздела, так и физических связей, которые в противном случае не могли бы образоваться в случае прямое соединение металл/полимер.Еще одним механизмом, который способствует образованию сварного соединения, является, очевидно, эффект механического сцепления между двумя материалами (механическая блокировка), согласно тому, что сообщается в Mayer and Lavigne [32]. Характерные явления, возникающие в процессе сварки, требуют так называемой конфигурации сварки с перекрытием кромок. Из-за низкой теплопроводности пластика тепло концентрируется на границе между алюминием с покрытием и полипропиленом.Количество подаваемого тепла зависит от оптических свойств полипропилена. В случае сварки металла и прозрачного полимера лазерным излучением сварка происходит только в том случае, если поглощение луча сосредоточено на истинной границе раздела двух соединяемых материалов. Поскольку поверхность раздела состоит из поверхностей из разных материалов, здесь происходит большая часть поглощения в сварном шве, особенно если органические аналоги позволяют пропускать лазерный луч. Таким образом, этот процесс подходит для соединения термопластичных материалов без необходимости использования добавок или красителей для улучшения поглощения луча, что согласуется с результатами, представленными в Moskvitin et al.[1]. Наконец, роль поверхностных неровностей и оксидов металлов в этом случае очень ограничена из-за нанесения органической смолы (т. е. лака) на поверхность алюминия и защитного газа, используемого во время лазерного облучения. Поверхность смолы всегда очень гладкая, как и раньше. Он также изолирует алюминиевую поверхность, предотвращая любую форму окисления. Как уже говорилось, соединение также выполняется в среде защитного газа, чтобы предотвратить дальнейшее окисление металла.

Рис. 15

Механизмы, участвующие в процессе лазерного соединения различных материалов: ( a ) лазерное излучение нагревает область соединения; ( b ) ПП плавится под воздействием тепла, если он способен поглощать значительную долю лазерного излучения, в противном случае проникать сквозь прозрачные полимеры (ПП и лак) до достижения истинной границы раздела с алюминием; ( c ) алюминий быстро нагревается, поскольку он поглощает лазерное излучение, передавая тепло за счет теплопроводности вышележащему легкоплавкому и термосвариваемому лаку, вызывая его плавление и испарение; ( d ) пузырек внутри лака создает давление, которое заставляет лак проникать внутрь зазора на границе раздела с алюминием и полипропиленом, тем самым создавая сварное соединение

На рисунках 16 и 17 показана поверхность раздела в случай тонкой и толстой полипропиленовой пленки на алюминиевой подложке в зоне сварки.Наличие крупных пузырьков газа в пленке ПП подтверждается в обоих случаях. Что касается сценария с толстой полипропиленовой пленкой (рис. 16), то видно гофрирование поверхности раздела между промежуточным слоем (более темный слой в середине рис. 16) и полипропиленовой пленкой. Поверхность раздела между промежуточным слоем и алюминием показывает проникновение органического материала внутрь морфологии (то есть морфологических неровностей) алюминия с очень хорошей адгезией и механическим сцеплением.

Рис. 16

(слева) Общая полипропиленовая толстая пленка + межслойное покрытие на алюминиевой подложке; (справа) увеличить зону двойной поверхности раздела, то есть границу между алюминием и прослойкой и границу между прослойкой и алюминием

Рис.17

(слева) Общая полипропиленовая тонкая пленка + межслойное покрытие на алюминиевой подложке в режиме SE; (справа) увеличить зону двойной поверхности раздела, то есть границу между алюминием и промежуточным слоем и границу между промежуточным слоем и алюминием в комбинированном режиме SE/BSE

На рисунке 17 вместо этого показана граница раздела между тонкой полипропиленовой пленкой , промежуточный слой в середине (более яркий слой на рис. 17 справа) и алюминиевая подложка в зоне сварки (т. е., тонкопленочный сценарий PP). При этом можно оценить большие пузырьки внутри пленки. Также видна гофрированная граница между полипропиленовой пленкой и промежуточным слоем, что является результатом турбулентного движения, создаваемого внутри органического материала высокой энергией, излучаемой лазерным лучом. Наконец, можно оценить механическое сцепление между пластиком и металлом, при этом неровности металла заполнены органическими материалами. Можно отметить очень хорошую адгезию.

Анализ испытаний на отрыв

На рисунке 18 показан ход кривых отрыва на соединениях Al 50 мкм–белый ПП 80 мкм, которые позволяют оценить адгезионную прочность соединений алюминий–полимер, подвергнутых действие нагрузки, расположенной под углом 90° к положению сустава. Сопротивление разрыву сильно варьируется в зависимости от мощности луча и скорости сканирования в соответствии с Фогелем [33]. В частности, соединения, выполненные при большей мощности, показали большую прочность на разрыв.В любом случае прочность на разрыв не превышает 10 Н. Прочность на разрыв примерно на один порядок ниже, чем соответствующая прочность сварного соединения, измеренная в ходе предыдущего испытания на растяжение.

Рис. 18

Графики нагрузка-перемещение для испытаний на отслаивание при сварке между алюминиевой пленкой толщиной 50 мкм и белой полипропиленовой пленкой

оценка работы (т. е. энергии разрыва), необходимой для полного отделения двух частей сустава.Из рис. 18 видно, что работа, необходимая для достижения полного разрушения сварного соединения, имеет тенденцию к увеличению при более высоких значениях мощности луча и скорости сканирования. Разрушение сварного соединения, как было сказано выше, всегда происходит из-за расслоения кромки полимерной части сборки. Это происходит как раз за счет действия механизма растяжения полимера при статическом испытании, но и за счет механизма крейзинга [34], достаточно распространенного в полимерах и регулирующего образование внутри них трещины.В основном полимерные материалы, подвергнутые ориентированной нагрузке, в свою очередь, демонстрируют соответствующую ориентацию полимерных цепей. Эта ориентация может сопровождаться или не сопровождаться явлением образования трещин до образования полного разрушения материала. В случае интенсивного проявления явления крейзинга внутри полимерного материала начинают образовываться вакуумные зоны, чередующиеся с образованием фибриллярных мостиков, состоящих из высокоориентированных полимерных цепей. В соответствии с последним возникает сильная локализация пластической деформации.Таким образом, при наличии явления растрескивания полимерный материал может демонстрировать сильное увеличение сопротивления разрыву, что очень характерно для сварных соединений, выполненных из однородных и смешивающихся полимерных материалов (в этом случае степень явления крейзинга следует приписать сродству или смешиваемости смолы, используемой для покрытия, и полимерного материала, т. е. полипропилена) [34]. Для неоднородных материалов (несмешивающихся или частично смешивающихся) явление крейзинга, как правило, менее выражено, преобладает в качестве механизма разрушения удлинение и расщепление полимерных цепей под действием нагрузки.В этом случае обычно ожидается, что прочность на разрыв будет ниже, чем в предыдущем случае (в котором явление растрескивания более очевидно) [34]. На Рисунке 19, с другой стороны, показан тренд кривых отслаивания на сварных швах Al 50 µm–PP 80 µm прозрачный. Опять же, поведение прозрачного полипропилена отличается от поведения белого полипропилена. Кривые, сохраняя эту характерную зубчатую тенденцию, показывают в среднем более высокие нагрузки и меньшие смещения по аналогии с тем, что наблюдалось в предыдущих испытаниях на растяжение.

Рис. 19

Графики нагрузка-перемещение для испытаний на отслаивание при сварке между алюминиевой пленкой толщиной 50 мкм и прозрачными полипропиленовыми пленками он же, даже при испытании на растяжение, продемонстрировал чрезмерно жесткое и совершенно пластичное поведение. Следовательно, предварительные испытания показали неадекватность экспериментальной конфигурации, выбранной в тесте на отрыв.

Наконец, на рис. 20 показана динамика площади под нагрузкой по сравнению с площадью, находящейся под нагрузкой.смещение тестов на отрыв для алюминиевых пленок в сочетании с белым (рис. 20а) и прозрачным (рис. 20б) полипропиленом. Более высокие области, соответствующие более высоким уровням энергии, необходимой для разрыва соединения в испытаниях на отслаивание, всегда имеют место при более высоких мощностях лазерного луча и скорости сканирования для всех рассмотренных сценариев, что подтверждает лучшую пригодность лазерной сварки с пропусканием полимеров с обрабатываемыми металлами. с меньшим временем взаимодействия лазерного луча со сварным соединением [18, 31].

Рис. 20

Энергия, необходимая для разрыва соединения при испытании на отрыв: a белый полипропилен; b прозрачный ПП

Все, что вам нужно знать о полипропилене (ПП) Пластик

Что такое полипропилен (ПП) и для чего он используется?

Полипропилен (ПП) представляет собой термопласт «аддитивный полимер», изготовленный из комбинации мономеров пропилена.Он используется в различных приложениях, включая упаковку для потребительских товаров, пластиковые детали для различных отраслей промышленности, включая автомобильную промышленность, специальные устройства, такие как живые петли и текстиль.

Полипропилен был впервые полимеризован в 1951 году парой ученых-нефтяников Phillips по имени Пол Хоган и Роберт Бэнкс, а затем итальянскими и немецкими учеными Наттой и Реном. Он стал известен очень быстро, так как коммерческое производство началось всего через три года после того, как итальянский химик профессор Джулио Натта впервые полимеризовал его.

Натта усовершенствовал и синтезировал первую полипропиленовую смолу в Испании в 1954 году, и способность полипропилена кристаллизоваться вызвала большой интерес. К 1957 году его популярность резко возросла, и по всей Европе началось широкое коммерческое производство. Сегодня это один из наиболее часто производимых пластиков в мире.

CNC Cut Полипропилен Живая петля Прототип безопасной для детей крышки от Creative Mechanisms

По некоторым данным, текущий глобальный спрос на материал создает годовой объем рынка около 45 миллионов метрических тонн, и предполагается, что к 2020 году спрос вырастет примерно до 62 миллионов метрических тонн.

Основными конечными потребителями полипропилена являются упаковочная промышленность, которая потребляет около 30% от общего объема, за которой следует производство электротехники и оборудования, где потребляется около 13% каждая. Бытовая техника и автомобильная промышленность потребляют по 10% каждая, а строительные материалы занимают 5% рынка.

Прочие области применения вместе составляют остальную часть мирового потребления полипропилена.

Полипропилен имеет относительно скользкую поверхность, что может сделать его возможной заменой пластику, такому как ацеталь (ПОМ), в устройствах с низким коэффициентом трения, таких как шестерни или для использования в качестве контактной точки для мебели.

Возможно, отрицательным аспектом этого качества является то, что полипропилен может быть трудно склеить с другими поверхностями (т. е. он плохо сцепляется с некоторыми клеями, которые хорошо работают с другими пластиками, и иногда его необходимо сваривать, если формирование соединения затруднено). обязательный).

Хотя полипропилен скользкий на молекулярном уровне, он имеет относительно высокий коэффициент трения, поэтому вместо него можно использовать ацеталь, нейлон или ПТФЭ. Полипропилен также имеет низкую плотность по сравнению с другими распространенными пластиками, что приводит к снижению веса для производителей и дистрибьюторов деталей из полипропилена, полученных литьем под давлением.

Обладает исключительной устойчивостью при комнатной температуре к органическим растворителям, таким как жиры, но подвержен окислению при более высоких температурах (потенциальная проблема при литье под давлением).

Одним из основных преимуществ полипропилена является то, что он может быть изготовлен (с помощью ЧПУ или литья под давлением, термоформования или опрессовки) в виде живого шарнира. Живые шарниры представляют собой чрезвычайно тонкие кусочки пластика, которые гнутся, не ломаясь (даже при экстремальных диапазонах движения, приближающихся к 360 градусам).

Они не особенно подходят для структурных применений, таких как поддержка тяжелой двери, но исключительно полезны для ненесущих элементов, таких как крышка на бутылке кетчупа или шампуня. Полипропилен уникально подходит для живых петель, потому что он не ломается при многократном сгибании.

Одним из других преимуществ является то, что полипропилен может быть обработан на станке с ЧПУ, чтобы включить живой шарнир, который позволяет ускорить разработку прототипа и дешевле, чем другие методы прототипирования. Creative Mechanisms уникальна своей способностью изготавливать живые петли из цельного куска полипропилена.  

Еще одним преимуществом полипропилена является то, что его можно легко сополимеризовать (по сути, объединяя в композитный пластик) с другими полимерами, такими как полиэтилен. Сополимеризация значительно изменяет свойства материала, обеспечивая более надежное инженерное применение, чем это возможно с чистым полипропиленом (сам по себе он больше похож на товарный пластик).

Характеристики, упомянутые выше и ниже, означают, что полипропилен используется в самых разных областях: тарелки, подносы, чашки и т. д., которые можно мыть в посудомоечной машине, непрозрачные контейнеры на вынос и многие игрушки.

Каковы характеристики полипропилена?

Некоторые из наиболее важных свойств полипропилена:

  1. Химическая стойкость: Разбавленные основания и кислоты плохо реагируют с полипропиленом, что делает его хорошим выбором для емкостей с такими жидкостями, как чистящие средства, средства первой помощи и т. д.
  2. Эластичность и прочность: Полипропилен проявляет эластичность в определенном диапазоне отклонений (как и все материалы), но он также подвергается пластической деформации в начале процесса деформации, поэтому обычно считается «жестким» материалом.Прочность — это технический термин, определяемый как способность материала деформироваться (пластически, а не упруго) без разрушения.
  3. Сопротивление усталости: Полипропилен сохраняет свою форму после сильного кручения, изгиба и/или изгиба. Это свойство особенно ценно для изготовления живых петель.
  4. Изоляция: полипропилен обладает очень высокой устойчивостью к электричеству и очень полезен для электронных компонентов.
  5. Коэффициент пропускания: Хотя полипропилен можно сделать прозрачным, обычно он имеет естественный непрозрачный цвет.Полипропилен можно использовать в тех случаях, когда важна некоторая передача света или где это имеет эстетическую ценность. Если желательна высокая светопроницаемость, лучшим выбором будут такие пластмассы, как акрил или поликарбонат.

Полипропилен классифицируется как «термопластичный» (в отличие от «термореактивного») материала, что связано с тем, как пластик реагирует на тепло. Термопластичные материалы становятся жидкими при температуре плавления (примерно 130 градусов Цельсия в случае полипропилена).

Основным полезным свойством термопластов является то, что их можно нагревать до точки плавления, охлаждать и снова нагревать без существенной деградации. Вместо сжигания термопласты, такие как полипропилен, сжижаются, что позволяет легко формовать их под давлением, а затем перерабатывать.

Термореактивные пластмассы, напротив, можно нагревать только один раз (обычно в процессе литья под давлением). Первый нагрев вызывает схватывание термореактивных материалов (аналогично двухкомпонентной эпоксидной смоле), что приводит к химическому изменению, которое невозможно обратить.Если вы попытаетесь нагреть термореактивный пластик до высокой температуры во второй раз, он просто сгорит. Эта характеристика делает термореактивные материалы плохими кандидатами на переработку.

Почему так часто используется полипропилен? Полипропилен

используется как в быту, так и в промышленности. Его уникальные свойства и способность адаптироваться к различным технологиям изготовления делают его бесценным материалом для широкого спектра применений.

Еще одной бесценной характеристикой является способность полипропилена функционировать как в качестве пластика, так и в качестве волокна (как те рекламные сумки, которые раздаются на мероприятиях, гонках и т. д.).

Уникальная способность полипропилена

производиться различными методами и для различных применений означала, что вскоре он начал бросать вызов многим из старых альтернативных материалов, особенно в производстве упаковки, волокна и литья под давлением. Его рост был устойчивым на протяжении многих лет, и он остается крупным игроком в индустрии пластмасс во всем мире.

В Creative Mechanisms мы использовали полипропилен в ряде приложений в различных отраслях промышленности. Возможно, наиболее интересным примером является наша способность обрабатывать полипропилен на станках с ЧПУ, включая живую петлю для разработки прототипа живой петли.

Полипропилен — очень гибкий, мягкий материал с относительно низкой температурой плавления. Эти факторы не позволяют большинству людей правильно обрабатывать материал. Это склеивает. Он не режет чисто. Он начинает плавиться от тепла станка с ЧПУ. Как правило, его необходимо отшлифовать, чтобы получить что-либо близкое к готовой поверхности.

Но мы смогли решить эту проблему, что позволило нам создать новые прототипы живых петель из полипропилена. Посмотрите видео ниже:

 

Какие существуют типы полипропилена?

Доступны два основных типа полипропилена: гомополимеры и сополимеры.Сополимеры подразделяются на блок-сополимеры и статистические сополимеры.

Каждая категория подходит для определенных приложений лучше, чем другие. Полипропилен часто называют «сталью» пластмассовой промышленности из-за различных способов, которыми его можно модифицировать или настроить для наилучшего использования в конкретных целях.

Обычно это достигается введением в него специальных добавок или особым способом изготовления. Эта приспособляемость является жизненно важным свойством.

Гомополимерный полипропилен является маркой общего назначения.Вы можете думать об этом как о состоянии полипропилена по умолчанию. Блок-сополимер полипропилена имеет сомономерные звенья, расположенные в виде блоков (то есть в регулярном порядке) и содержат от 5% до 15% этилена.

Этилен улучшает определенные свойства, такие как ударопрочность, в то время как другие добавки улучшают другие свойства.

Случайный сополимер полипропилена – в отличие от блок-сополимера полипропилена – имеет сомономерные звенья, расположенные неравномерно или случайным образом вдоль молекулы полипропилена.

Они обычно включаются с содержанием этилена от 1% до 7% и выбираются для применений, где требуется более пластичный и прозрачный продукт.

Как производится полипропилен?

Полипропилен, как и другие пластмассы, обычно начинается с перегонки углеводородного топлива в более легкие группы, называемые «фракциями», некоторые из которых объединяются с другими катализаторами для производства пластмасс (обычно посредством полимеризации или поликонденсации).

Полипропилен для разработки прототипов на станках с ЧПУ, 3D-принтерах и машинах для литья под давлением:

Полипропилен для 3D-печати:

Полипропилен не доступен в форме нити для 3D-печати.

Обработка полипропилена с ЧПУ: Полипропилен

широко используется в качестве листового материала для производства станков с ЧПУ. Когда мы создаем прототип небольшого количества деталей из полипропилена, мы обычно обрабатываем их на станках с ЧПУ.

Полипропилен зарекомендовал себя как материал, который не поддается механической обработке. Это связано с тем, что у него низкая температура отжига, а значит, он начинает деформироваться под воздействием тепла. Поскольку в целом это очень мягкий материал, для его точной резки требуется чрезвычайно высокий уровень навыков.Компания Creative Mechanisms преуспела в этом.

Наши бригады могут использовать станок с ЧПУ и резать полипропилен аккуратно и с очень высокой детализацией. Кроме того, мы можем создавать живые петли из полипропилена толщиной всего 0,010 дюйма. Изготовление живых петель само по себе является сложной задачей, что делает использование такого сложного материала, как полипропилен, еще более впечатляющим.

Полипропилен для литья под давлением:

Полипропилен является очень полезным пластиком для литья под давлением и обычно доступен для этой цели в виде гранул.Полипропилен легко формуется, несмотря на его полукристаллическую природу, и он очень хорошо течет из-за низкой вязкости расплава.

Это свойство значительно увеличивает скорость заполнения формы материалом. Усадка полипропилена составляет около 1-2%, но может варьироваться в зависимости от ряда факторов, включая давление выдержки, время выдержки, температуру расплава, толщину стенки формы, температуру формы, а также процентное содержание и тип добавок.

Другое:

В дополнение к обычным применениям пластмасс, полипропилен также хорошо подходит для применения в волокнах.Это дает ему еще более широкий спектр применения, выходящий за рамки простого литья под давлением. К ним относятся веревки, ковры, обивка, одежда и тому подобное.

Изображение с AnimatedKnots.com

Каковы преимущества полипропилена?
  1. Полипропилен доступен и относительно недорог.
  2. Полипропилен обладает высокой прочностью на изгиб благодаря своей полукристаллической природе.
  3. Полипропилен имеет относительно скользкую поверхность.
  4. Полипропилен очень устойчив к влаге.
  5. Полипропилен
  6. обладает хорошей химической стойкостью к широкому спектру щелочей и кислот.
  7. Полипропилен
  8. обладает хорошей усталостной прочностью.
  9. Полипропилен обладает хорошей ударной вязкостью.
  10. Полипропилен является хорошим электроизолятором.

Каковы недостатки полипропилена?
  1. Полипропилен имеет высокий коэффициент теплового расширения, что ограничивает его применение при высоких температурах.
  2. Полипропилен подвержен разрушению под действием УФ-излучения.
  3. Полипропилен имеет плохую устойчивость к хлорированным растворителям и ароматическим соединениям.
  4. Известно, что полипропилен
  5. трудно окрашивать, так как он плохо склеивается.
  6. Полипропилен легко воспламеняется.
  7. Полипропилен подвержен окислению.

Несмотря на свои недостатки, полипропилен в целом является отличным материалом. Он обладает уникальным сочетанием качеств, которых нет ни у одного другого материала, что делает его идеальным выбором для многих проектов.

Каковы свойства полипропилена?

Собственность

Значение

Техническое наименование

Полипропилен (ПП)

Химическая формула

  (C 3 H 6 ) n

Идентификационный код смолы (используется для переработки)

Температура плавления

130°C (266°F)

Типичная температура пресс-формы для литья под давлением

32–66 °C (90–150 °F) ***

Температура теплового прогиба (HDT)

100 °C (212 °F) при 0.46 МПа (66 фунтов/кв. дюйм) **

Прочность на растяжение

32 МПа (4700 фунтов на кв. дюйм) ***

Прочность на изгиб

41 МПа (6000 фунтов на кв. дюйм) ***

Удельный вес

0,91

Скорость усадки

1,5–2,0 % (0,015–0,02 дюйма/дюйм) ***

*В стандартном состоянии (при 25 °C (77 °F), 100 кПа)  ** Исходные данные  *** Исходные данные

Строительство Архитектура Использование Буровая установка Dr-285

Max.30,240 7500/7500/7500

Professional Морские перевозки Доставка Услуги Логистика из Китая в Малайзию

100tph Доломит щековая дробилка с высоким Quality490

Количество шин

7pcs

емкость (LTR)

42 000

Спецификация TIRE

.5

Вес тары (кг)

Прибл. 6,300

колесная база (мм)

6600 + 1310 + 1310

Грузоподъемность (кг)

Нагрузка на оси (кг )

Материал

на энергосистему панели солнечных батарей системы питания 10 кВт

крышка люка

20А EMCO крышка люка

отсеками Номер

1 отсеком

аварийный клапан

4À EMCO аварийный клапан

Подвеска

Пневматическая подвеска

Выпускной клапан

4″ E MCO выпускной клапан

мост

Tri-оси

Система освещения

LED

Цвет резервуарных Тело

Q26 Песок Взрывные номер съемки камера CE / серебристо-серый

Reference Design Code

UN ADR

Grosun 6KW фотоэлектрической солнечной энергии на сетке системы :

композитная панель всасывания воздуха Переработка покраски / песка / дробеструйная камера / кабины, используемые для покраски автомобилей st для проектирования, высококачественная встряхивание золотодобычи / фиксированный желоб для продажи

Композитная панель Всасывание воздуха Переработка окраски / песка / дробеструйная камера / кабины, используемые для Автомобильная покраска st для введения и применения ADR (ECE) Гибкий и портативный сварочный дым E xtractor с низкой ценой

композитная панель всасывания воздуха переработка покраски/пескоструйной/дробеструйной камеры/кабин, используемых для покраски автомобилей st , чтобы иметь >65%5kw 6kw 7kw весь комплект комплект солнечной энергии домашняя цена питания

Композитная панель Всасывание воздуха Переработка Окраска/пескоструйная/дробеструйная камера/камеры, используемые для покраски автомобилей st Оборудование для обработки руды Марганцево-цирконовый спиральный желоб, SINO CHEM, BP, ESSO и PETROL

КИТАЙ, в Китае

97 â

97 â

7 â €¢      1 место по производству квасцов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены.