Ручной экструдер для полипропилена: принцип работы

Ручной экструдер для полипропилена: принцип работы

Специалистам, профессионально занимающимся выполнением работ по прокладке пластиковых труб, важно иметь в арсенале специальный инструмент, позволяющий создавать надежное соединение между материалами с низкой температурой плавления. За последнее время было создано немало материалов с подобными характеристиками. К ним можно отнести полиэтилен низкого давления, полихлорвинил, полипропилен и другие. Обеспечить их надежное соединение сможет ручной сварочный экструдер.

• Конструкция и принцип работы
  • Устройство экструдера
  • Принцип действия
• Правила эксплуатации и выбор модели
• Производители экструдеров для сварочных работ

Устройство и принцип действия ручного аппарата для сварки пластика

По форме экструдер несколько напоминает пистолет-пулемёт времён Второй мировой войны с боковым расположением магазина, только массивнее и более угловатый.

Агрегат для сварки изделий из пластика чаще всего выполняется с рукояткой пистолетного типа, как и многие другие инструменты, например, электродрель.

В конструкцию любого экструдера входят следующие элементы:

• Электропривод. Эту функцию выполняет мощный электромотор, который устанавливается в задней части прибора. Питание производится от сети 220 вольт.
• Электронагреватель с вентилятором. Здесь снова же с помощью электричества формируется поток горячего воздуха, предназначенный для приведения заготовок в размягчённое состояние.
• Камера подачи материала. Имеет трубчатую форму, внутри полая, но по центру её проходит ось шнекового винта, как в мясорубке. При вращении он не только измельчает материал, подаваемый в камеру, но и продвигает его к выходу, формируя необходимое давление.
• Экструзионная камера. Здесь измельчённый и расплавленный пластик скапливается и под давлением начинает выходить из отверстия в конце камеры.
• ТЭН. Создаёт нагревательную рубашку вокруг камеры подачи и экструзии, обеспечивая нагрев и расплавление пластика.
• Сварочный башмак. Это насадка, надевающаяся на подающее сопло экструзионной камеры. Благодаря башмаку разогретая пластиковая масса имеет определённую форму. Это позволяет работать с разной конфигурацией сварочных швов.
• Блок регулировок. Имеет органы управления для изменения параметров нагрева и скорости вращения шнека.

Принцип действия ручного сварочного экструдера принципиально выглядит следующим образом: подаваемый внутрь аппарата присадочный пруток или гранулы пластика в загрузочной камере начинают размягчаться и становятся вязкими.

Шнековый винт измельчает и продвигает пластик, пока тот не накопится в экструзионной камере. Оттуда тот выдавливается под давлением, как с помощью кондитерского шприца выдавливают крем. Одновременно горячий воздух, подаваемый на заготовки из сопла, разогревает их до состояния склеивания с выходящей массой.

Способы сварки пластика и оборудование

Для пайки пластика в домашних условиях применяется несколько методов.

Контактная сварка для пластика наиболее удобная. Не требует присадочного материала. Самый простой из них – бытовой паяльник с рабочим напряжением 220 вольт со специальной насадкой вместо жала, она обеспечивает большую площадь разогрева. Контактный метод считается универсальным, им соединяют полипропилен и полиэтилен различной плотности, формы и толщины. Сущность процесса – разогрев зоны шва до 260°C с последующим соединением деталей стыковкой или внахлест. Существует три вида оборудования для сварки пластиков: 1) когда нагревательный элемент воздействует на всю толщину детали (для листового и трубного пластика); 2) зона разогрева ограничена (соединение листов внахлест); 3) одновременно нагревается внутренняя и наружная часть соединяемых элементов (стыковка враструб).

Соединение деталей горячим воздухом с помощью строительного фена или термопистолета позволяет применять присадочный пруток, он подается вручную. Принцип работы оборудования прост: воздух от электронагревателя вентилятором нагнетается через узкое отверстие в зону разогрева. Полимер плавится, образуется шов. Фен с насадкой удобнее пистолета, пруток заправляется в насадку, левая рука высвобождается. Для дома часто приобретают термопистолет или фен мощностью 1,5 или 2 кВт. Он разогревает воздух от +180°C до +260°C, модели оснащены терморегуляторами.

Экструдеры выпускаются двух типов:

• бесконтактный, когда подаваемую массу необходимо разравнивать специальным валиком;
• контактный, когда мягкий полимер подается с усилием.

Регулировка осуществляется с учетом вида полимера, толщины присадочного прутка.

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.

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.

Советы по выбору

Такой аппарат, как экструдер, имеет свои функциональные особенности, поэтому к его выбору стоит подойти с максимальной ответственностью. При покупке данного вида оборудования стоит руководствоваться рядом параметров.

1. Мощность. Этот показатель считается главным для каждого инструмента. Благодаря заданной мощности определяется работа шнекового винта, измельчается и подается пластик, а также функционирует деталь для нагрева. Мощность экструдера оказывает непосредственное влияние на производительность устройства, то есть таким образом определяется, насколько быстро экструдер сможет создать максимально качественный сварочный шов. Чтобы работа устройства была комфортной и быстрой, стоит выбирать товар с большей мощностью. На рынке сварочного оборудования реализуются экструдеры с мощностью от 1600 до 3600 Ватт.
2. Толщина соединяемого изделия. Этот показатель напрямую зависит от мощности устройства, то есть чем мощнее агрегат, тем большую толщину поверхности он способен обработать. Наименьшим показателем считается 1,5 миллиметра.
3. Диаметр прута. Более профессиональные агрегаты работают с диаметром прута в 5–6 миллиметров. Наиболее компактные модели прибора работают с 3-миллиметровыми прутками.
4. Тип подаваемого материала, который может быть в виде гранул или присадочного прута. Более распространенным и удобным считается второй вариант.
5. Производительность. Данный показатель определяет, какое количество пластической массы за единицу времени обрабатывает экструдер. Устройство с высокой производительностью лучше использовать в промышленных масштабах. Приборы, реализуемые в настоящее время, имеют производительность от 0,5 до 3 килограммов за час.
6. Органы управления. У простого экструдера присутствует несколько механических переключателей в виде рукояток с делениями. Они помогают регулировать температуру и скорость подачи пластмассы.

Заключение

Мы выяснили, что сварка ручным экструдером несложная, и с ней сможет справиться даже новичок.

В отличие от других видов соединения пластика и металла, экструзионная сварка не требует постоянного контроля сварочной области и подачи присадки.

Поэтому для сварки этим методом не нужно быть профессионалом. Единственное условие — соблюдение инструкций по использованию экструдера и правил сваривания конструкций. Желаем удачи в работе!

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.

УСТРОЙСТВО ОБОРУДОВАНИЯ

Экструзионная сварка может сварить листы и огромные разновидные пленки из полимеров. Неважно насколько изогнута деталь, или какой у нее радиус изгиба, который в большинстве случаев может превышать либо ширину шва, либо длину сварочного башмака, либо и то, и другое. Данная сварка более щадяша. Сварочные экструдеры сваривают две детали, впрыскивая расплавленный присадочный материал туда, где надо осуществить процесс сварки. Работает сварочный экструдер очень просто: экструдер снабжен нагревателем воздуха для того, чтобы зона сварки была нагрета, до вспрыскивания присадочного материала. Далее горячий воздух подается через специальное сопло в зону сварки и нагревает поверхность до определенного вязко-текучего состояния. Температура воздуха у данного оборудования регулируется контроллером. Также нагреватель может быть похож на термофен (оборудован специальным встроенным нагнетателем потока воздуха). В некоторых компаниях экструдер получает внешнюю подачу воздуха – от компрессора, или монтажа пневмосетей предприятия. Присадочный материал обычно в виде полиэтиленового или пластикового сварочного прутка, или гранул, подается через формующее отверстие головной части экструдера. Обратите внимание, что сам материал деталей должен соответствовать химическому составу присадочного материала, как и совпадать показатель текучести. Иногда бывает, что показатель текучести расплава (ПТР) свариваемых деталей разный, тогда нужно, чтобы присадочный материал имел средний коэффициент. Шнековые элементы экструдера приводятся в движение обычной ручной дрелью (дрель выступает в роли привода). Учитывая обычную продолжительность работы экструдера, рассматриваемая явно больше, чем у дрели, тем более на качественных экструдерах используются более модифицированные электромоторы, которые рассчитаны на длительный процесс работы. К месту будет вспомнить нынешние современные двигатели привода, такие как асинхронный, который будет без графитовых щеточек. Вот именно двигатели такой конструкции предрасполагают гораздо большим источником ресурса и самое важное регулируются с превосходной точностью, обороты данного шнека экструдера в немаленьком диапазоне — от 20% до 100%. Как же выглядит процесс прохождения через экструдер присадочного материала, подробнее. Наша проволока начинает постепенно нагреваться и перемешиваться, пока она не станет однородной. Электронагрев нашего экструдера «рубашки» обеспечивает должный уровень температуры. Если покупать простой тип экструдера, то проволока будет проходить через зону рубашки, только после чего в сварочную часть. Этот пример показывает, что температура разогрева нашего присадочного материала зависит от температуры парящей там атмосферы. Уже расплавленная и доведенная до однородного состояния присадочная проволока проходит непосредственно в место сварки, минуя сварочный башмак, часто изготавливаемый из такого материала, как ПТФЭ, иначе фторопласт-4. ПТФЭ широко применяется в связи с высокой температурой и скоростью плавления.

Производители сварочных экструдеров

Наибольшей популярностью в данном сегменте рынка пользуются следующие устройства:

1. От торговой марки Munsch (Германия). Потребительские преимущества – удобство крепления всех узлов (что повышает ремонтопригодность), нетребовательность к размерам присадочного материала, наличие функции раздельного нагрева (полезно при использовании экструдера вне помещений в холодное время года), удобный набор сменных насадок, совершенная система управления и контроля. Плюс — традиционно высокое немецкое качество изготовления и сборки.
2. От торговой марки Leister (Швейцария). Производитель выпускает широкую линейку типоразмеров сварочных экструдеров: от небольших, производительностью до 0,8…1,2 кг/ч, до профессиональных, рассчитанных на переработку до 6 кг/ч. Устройства оснащаются современной системой управления и мониторинга за ходом сварки, эргономичны в употреблении. Качество также находится на высоком уровне. Есть специальная линейка аппаратов для сварки линолеума.

1. От торговой марки Dohle (Германия). Фирма известна как производитель строительных фенов, однако в последнее время активно позиционирует себя и в качестве изготовителя ручных сварочных экструдеров. В отличие от вышеперечисленных брендов, использует для привода покупные электродвигатели. Выпускает самый малогабаритный экструдер производительностью всего 0,5 кг/ч, который комплектуется шлангом и встроенным мини-компрессором.
2. От торговой марки Stargun (Италия). При малом диапазоне моделей экструдеры этой фирмы отличаются мощностью привода, и рассчитаны на использование преимущественно в профессиональных условиях. Изюминкой аппаратов является возможность локальной подсветки зоны сваривания.
3. Отечественные экструдеры типа РСЭ. Оснащаются приводом подачи присадочного материала, включают в себя большинство тех же опций, что уже были перечислены выше.

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.