[Comandante]

Просматривал прессу и наткнулся на интересную статью в журнале Plastverarbeiter.
Настолько интересную, что не поленился потратить вечер и перевел.

Вопрос: кто-нибудь подобные эксперименты проводил? Насколько я знаю, с 255 град начинается разложение ПВХ.

Параметры сварки ПВХ-профилей, которыми в настоящее время пользуются изготовители окон, были разработаны более чем 20 лет назад. Рецептуры профилей и обрабатывающее оборудование прошли с тех пор многочисленные этапы оптимизации. В рамках исследования Центра Полимеров (Das Kunststoff-Zentrum SKZ) были установлены новые соотношения параметров сварочного процесса с точки зрения уменьшения времени цикла и связанного с этим экономического эффекта.

Процесс сварки ПВХ-профилей, как и любой другой процесс стыковой сварки с нагревательным элементом, состоит из четырех фаз: уравнивание, нагрев, перестановка и стыковка. Прежде всего, экономия времени предполагалась на фазах уравнивания и нагрева. Практический потенциал оценивался путем основательного изучения параметров на примере большого количества используемых на рынке профильных систем. При этом главный принцип состоял в повышении температуры нагревательного элемента от стандартных 250 0С до 300 0С  и соответствующем уменьшении времени нагрева от стандартных 20 сек до 0 сек. Время уравнивания зависит от вязкости расплава, а следовательно, также уменьшается при сварке с более горячим нагревательным элементом. Чтобы получить достоверные соотношения температуры и времени её воздействия (уравнивание плюс нагрев) на механические свойства, опыты с вариациями параметров температуры, времени и давления проводились, в основном, на профилях белого цвета.

Определение прочности сварных углов (максимальное давление разлома)  проводилось в соответствии предписаниям RAL-GZ 716/1, а также DVS 2207-25.

В первую очередь, было определено оптимальное давление  уравнивания и стыковки для различных температур нагревательного элемента и рецептур ПВХ. Полученное давление уравнивания и стыковки оказывает большое влияние на силу разлома при испытаниях углов на прочность.

Время цикла ниже – прочность выше

Лучшие результаты независимо от температуры нагревающего элемента, рецептуры ПВХ и геометрии профиля достигнуты при давлении около 0,42 МПа в области стыка. Отклонения реологических свойств, обусловленные температурой и рецептурой ПВХ, настолько малы, что не являются релевантными для механической прочности шва. Поэтому во всех последующих опытах сварка всегда происходила под этим давлением. Несмотря на относительно большое влияние рецептуры на свойства сварки удалось установить оптимальную комбинацию температуры нагревательного элемента и времени нагрева (280 0С/10 сек), которая для всех белых профилей привела к сокращению цикла сварки около 24% (17 сек) при повышении прочности сваренных углов приблизительно на 17%.

В то время, когда при температуре 280 0С все профили сваривались с повышенной прочностью угла, температура 290 0С или 300 0С подходит не для всех рецептур ПВХ. Однако профили с очень хорошими сварочными свойствами при температуре 300 0С позволяют в идеальном случае пренебречь временем нагрева (тепло к профилю поступает исключительно в фазе уравнивания), что соответствует выигрышу во времени около 40% от общего времени цикла сварки. В этом случае прочность углов ниже стандартных значений, но все же на 25% выше минимальных требований. Из-за сильно различающихся свойств профилей невозможно вывести общую идеальную комбинацию температуры и времени нагрева, пропорции подбираются индивидуально к каждой профильной системе.

Термостабильность сохраняется

На качество сварного соединения оказывают решающее влияние не только механические свойства шва, поэтому полученные в результате опытов параметры были подвергнуты дальнейшим исследованиям. Определение термостабильности согласно DIN 53381, часть 1, производилось методом дегидрохлорирования сваренных образцов при разных комбинациях температуры и времени. Анализу подвергался материал из области шва, наплав, а также не участвовавшие в сварном процессе участки. Результаты показали, что как при стандартных параметрах сварки, так и при высокотемпературном режиме поврежденный материал в области шва не обнаружен. Сварной наплав в результате повышенной температурной нагрузки показал незначительное снижение времени термостабильности по сравнению со стандартным образцом и желтоватую окраску. Этот материал в любом случае удаляется с видимых поверхностей в процессе зачистки, поэтому никаким образом не влияет на качество изделий.

Чтобы оценить экономический эффект полученных результатов, процесс сварки характеризовался при различных параметрах относительно времени цикла, потребления энергии, воздействия на окружающую среду и расходов на заработную плату. В этом случае также сравнивались общепринятые параметры сварки (250 0С/20 сек) с максимально экономящими время настройками (290 0С/2 сек). Несмотря на более короткий цикл, из-за большей мощности нагревательного элемента оба процесса потребляют примерно равное количество энергии. Практические расчеты показали, что можно пренебречь расходами на энергию по сравнению с расходами на заработную плату. Исходя из вышеизложенного, переменные затраты, прямо зависящие от параметров сварочного процесса, оценивались исключительно по времени цикла. Подбором параметров сварки эти затраты могут быть снижены не менее, чем на 12%.

Проведенные исследования показали, что сварка ПВХ-профилей при более высокой, чем обычно, температуре позволяет сократить цикл сварки, повысить качество шва и улучшить экономические показатели процесса.  Поэтому рекомендуется настройка процесса с приближенными к оптимальным параметрами, полученными в результате исследований. В любом случае необходим контроль применимости модифицированных параметров к определенной профильной системе. Только так можно обеспечить безопасность сварочного процесса и качество соединения, а также получить эффект от рационализации.

Журнал Plastverarbeiter, Mai 2010