Циклограмма процессов и выбор параметров режима

В настоящее время при выборе стартерной аккумуляторной батареи в пластмассовом моноблоке потребители руководствуются следующими параметрами: прочность, долговечность, надежность, коррозионная стойкость. Главным параметром почему используют пластмассовый моноблок является то, что он в 4-5 раз легче стального, показывает большую устойчивость к окружающим средам.

Циклограмма применяющегося давления на свариваемые кромки крышки и моноблока показаны на изображении 2.1 и на изображении 2.2. Высокое качество сварочных соединений из пластмасс достигается с помощью некоторых мероприятий на разных стадиях производства. Эти мероприятия состоят из 3 ступеней:

1) предупредительный контроль (перед сваркой);

2) активный (в процессе сварки);

3) приемочный (после сварки).

Предупредительный контроль это прежде всего контроль качества свариваемых материалов, проверка квалификации сварщика, контроль технологической подготовки производства.

При хранении изделий из пластмасс необходимо исключить попадания на них прямых солнечных лучей т.к. это может снизить прочность материала, также может повлечь за собой ухудшение свариваемости.

Подготовка изделий к сборке и сварке. Сборка и центровка осуществляется на специализированной установке, на которой будет проходить сварка. Моноблок закрепляется зажимом так, чтобы вылеты аккумуляторной батареи свободно проходили в отверстия сварочной плиты.

Сварка нагретым инструментом имеет основные технологические параметры такие как:

- температура нагревателя (Тн);

- давление при нагревании (Рн);

- сварочное давление (Рсв);

- продолжительность нагрева (tн);

- время выдержки под давлением после сварки (tохл).

Изображение 3.1 Циклограмма процесса сварки крышки с моноблоком

Р1 – давление при оплавлении;

Р2 – давление при нагреве;

Р3 – давление при осадке;

t1 – время оплавления;

t2 – время нагрева;

t3 – время технологической паузы;

t4 – время нарастания сварочного давления;

t5 – время охлаждения под давлением.

 

Контроль в процессе сварки осуществляется с помощью соблюдения главных параметров режима и цикла сварки. Температуру сварочной плиты нужно регулярно поддерживать с точность до ± 10°С. В ходе нагревания сварочная плита должна касаться кромок деталей аккумуляторной батареи по всему периметру.

 

Изображение 3.2 Установка нагревательной плиты для сварки деталей

 

 

Когда сварка выполняется правильно, то по всему периметру свариваемых деталей образуется равномерный грат (в виде валика). После того как нагрели поверхности свариваемых деталей одно из решающих действий – это быстрое удаление нагревательной плиты и совмещение свариваемых поверхностей. При это очень важно не повредить свариваемые детали (не смять, не запачкать и т.д.). Максимальное время на удаление сварочной плиты и сведения свариваемых поверхностей называется – время перестановки и указывается в сварочных таблицах. Превышение этого времени приведет к ухудшения качества сварного шва.

 

Изображение 3.3 Нагрев и оплавление свариваемых деталей

 

 

С момента контакта свариваемых поверхностей, пока они остывают, давление прижима свариваемых поверхностей необходимо плавно увеличивать до рекомендуемого давления охлаждения. Когда давление увеличивается расплавленный материал частично выдавливается из зоны шва и течет в направлении наружного и внутреннего грата, при этом тонкий слой пластмассы, остывший во время перестановки смешивается с более глубокими слоями и не влияет на качество сварного соединения.

Изображение 3.4 Осадка соединения деталей после вывода нагревательного элемента

По мере остывания образца окончательно формируется сварной шов. Суть этого процесса состоит в том, чтобы толщина стенок в зоне сварного шва увеличилась. Величина увеличения стенки зависит от того насколько была нагрета сварочная плита, чем выше температура, тем толще должна стать стенка. Режимы нагрева и осадки подбирают таким образом, чтобы усилия прижима при охлаждении было равно усилию при предварительном нагреве.

На изображении 3.5 показаны все параметры сварки пластмасс нагретым инструментом, кроме температуры инструмента:

а) температура инструмента (на изображении не приведена),

б) время плавления tab, с,

в) давление при плавлении Рab, МПа (кгс/см2),

г) время подогрева tan, с,

д) давление при подогреве Рan, МПа (кгс/см2),

е) время перехода tu, с,

ж) время сваривания и охлаждения tk, с,

з) давление при сваривании Рs, МПа (кгс/см2).

          Изображение 3.5 Параметры сварки пластмасс нагретым инструментом

 

 

От типа свариваемых пластмасс зависит и температура нагревательного элемента. Для сварки поливинилхлорида это температура составляет 240°С.

tab – время плавление, которое служит для того, чтобы привести все участки кромок соединяемых деталей в плотный контакт с нагревателем. Нужно стремиться к тому чтобы время плавления было минимальным. Если свариваемые детали плохо подготовлены под сварку то время плавления будет увеличиваться.

Рab – давление при оплавление равное примерно 0.147 МПа

(1.5 кгс/см²) площади поверхности сварки, это давление довольно большое и должно действовать до тех пор пока свариваемые детали не войдут в плотный контакт с нагревателем.

    tan – время подогрева, которое служит для того, чтобы привести свариваемые детали, которые находятся в плотном контакте с нагревателем, в высокопластичное состояние на необходимую глубину. Максимальное время подогрева для сварки встык поливинилхлорида (толщиной стенки 6мм) – 30с.

    Рan – давление при подогреве должно быть гораздо ниже давление при оплавлении, для того, чтобы исключить выплескивание восокоэластичного материала. При подогреве давление не должно превышать 49 кПа

 (0.5 кгс/см²) площади поверхности сварки, к концу подогрева давление должно падать почти до нуля.

tu – время перехода, которое служит для того, чтобы удалить нагреватель и соединить свариваемые детали. Время перехода должно быть минимальным, чтобы свариваемые детали не успели остыть. Это время не должно превышать 3с.

tk – время сваривания и охлаждения, которое служит для того, чтобы свариваемые детали охлаждались под давлением. Это время зависит от нескольких факторов:

- толщины стенок свариваемых деталей;

- окружающей температуры;

- вида пластмассы.

В настоящее время есть несколько непреложных правил:

- при толщине стенок свариваемых деталей толщиной 3мм время охлаждение должно втрое превышать время подогрева;

- при толщине стенок свариваемых деталей толщиной 6мм время охлаждения должно превышать в 6 раз время подогрева;

- при толщине стенок свариваемых деталей толщиной 10мм время охлаждения должно превышать 10 раз время подогрева.

    В предыдущем пункте было сказано, что для сварки встык поливинилхлорида с толщиной стенки 6мм потребуется время подогрева равное 30с. Время охлаждения должно в 6 раз превышать время подогрева т.е. время охлаждения будет равно 180с. Низкая степень использование по времени установок для сварки нагретым инструментом характеризуется длительным периодом охлаждения, в течении которого свариваемые детали нужно выдерживать в установке под давлением. Данное положение нельзя улучшить потому, что при процессе рекристаллизации пластмассу нужно охлаждать как можно медленнее.

    Рs – давление при сваривании сначала должно быть минимальным, чтобы пластмасса не выплескивалась из шва. Дальше пока свариваемые детали охлаждаются давление повышают.

    При сварке стыковых швов при сжатии должен образовываться грат. Он показывает, что параметры сварки были выдержаны правильно. Так, например, при стыковой сварке труб грат должен образовываться по всему периметру трубы. Это дает возможность визуального контроля качества.