Как соединить металлопластик с полипропиленом: Как самостоятельно соединить металлопластиковую трубу с полипропиленовой

{{if StockMainEnable}} на складе {{/if}}

инструкция, как правильно паять трубы из полипропилена

Прислушавшись к многочисленным советам, вы приняли решение не нанимать мастеров для монтажа системы отопления и выполнить все соединения полипропиленовых труб своими руками. Если вы уверены в успехе и хорошо умеете работать самостоятельно, то смело приступайте к подготовке и производству работ.

Мы же, со своей стороны подскажем, какие потребуются инструменты и приспособления для монтажа и как правильно паять полипропиленовые трубы. По умолчанию будем считать, что все материалы уже куплены, осталось только собрать все по схеме.

Содержание:

Сварочные аппараты для полипропиленовых труб

Начнем с подготовки монтажного инструмента. Поскольку все соединения труб и фитингов из ППР производятся способом пайки, то понадобится специальный паяльник для этой цели.

Примечание. Соединение деталей из ППР иногда называют сваркой. Чтобы не запутаться, запомните, что когда речь идет о полипропиленовых трубах, то способ соединения существует один – пайка, но его часто называют свариванием. С помощью прессовых или резьбовых фитингов, как металлопластиковые трубы, эти системы не монтируются.

Применяемый для работы сварочный аппарат для полипропиленовых труб предлагается на рынке двух видов:

• с нагревателем круглого сечения;
• плоским греющим элементом.

Последний в простонародье прозвали «утюг» из-за некоторого внешнего сходства с этим бытовым прибором. Разные сварочные аппараты не имеют принципиальных отличий, только конструктивные. Насадки для труб из тефлона в первом случае надеваются и крепятся к нагревателю наподобие хомутов, а во втором – прикручиваются к нему с двух сторон. В остальном особой разницы нет, а функция прибора одна — пайка полипропилена.

Паяльные аппараты, как правило, продаются в комплекте с насадками. Самый дешевый и минимальный комплект китайского производства – это паяльник мощностью до 800 Вт, подставка для него и насадки для 3 типоразмеров самых распространенных труб – 20, 25 и 32 мм. Если в вашей схеме отопления присутствуют только такие диаметры и вы не планируете паять полипропиленовые трубы где-нибудь еще, кроме своего дома, или заниматься этим профессионально, то бюджетного набора будет вполне достаточно.

Если же в соответствии с расчетом и схемой понадобится состыковывать трубы размеров 40, 50 и 63 мм, то придется потратиться и приобрести другой набор для пайки, в котором есть соответствующие детали. Ну и самые дорогие комплекты производятся в европейских странах, отличаются надежностью в работе и долговечностью. Подобные наборы включают в себя такие инструменты:

• паяльник с подставкой;
• тефлоновые насадки для паяльника всех вышеперечисленных диаметров;
• ножницы для отрезки труб под четким углом 90º;
• шестигранный ключ;
• крестообразная отвертка;
• рулетка;
• перчатки.

Важно! Поскольку спайка полипропиленовых труб – это работа с нагретым оборудованием, то настоятельно рекомендуется всегда пользоваться перчатками вне зависимости от того, есть они в комплекте или нет. Особенно это касается новичков, которые в 99 случаях из 100 случайно прикасаются к нагревательному элементу.

Рабочая часть паяльника (нагреватель) любой конструкции рассчитана таким образом, чтобы на ней можно было установить 2—3 насадки для труб малого диаметра. Это позволяет экономить много времени, работая с магистралями размером от 20 до 40 мм.

Немного о мощности аппарата для пайки. Высокая мощность необходима для быстрого и равномерного прогрева деталей больших диаметров, каковыми считаются размеры 63 мм и более. Для домашних целей достаточно иметь утюг мощностью 0.7—1 кВт. Паяльники с нагревателями выше 1 кВт считаются профессиональными, соответственно, стоят дороже обычных.

Рекомендации по монтажу

Кроме утюга следует приготовить и другой инструмент для пайки полипропиленовых труб, его состав приведен выше в перечне. Если в наличии нет ножниц для отрезания трубы под углом 90º, то для этой цели можно воспользоваться ножовкой и плотницким стуслом либо изготовить его самостоятельно, руководствуясь чертежом:

Примечание. Когда ножницы для полипропиленовых труб отсутствуют и они обрезаются ножовкой, то торец надо обязательно зачистить от заусениц снаружи и внутри изделия.

До того как отрезать участок нужной длины, его надо точно разметить. Дело в том, что при соединении часть трубы входит в тройник или любой другой фитинг, это называется глубиной пайки. Поэтому к необходимому размеру участка, определенному с помощью рулетки, нужно прибавить значение этой глубины, отмерив ее величину от торца и поставив метку карандашом. Так как технология пайки предусматривает различную глубину погружения для разных диаметров трубопроводов, то ее значения можно взять из таблицы:

Примечание. В таблице указаны диапазоны глубины пайки, поскольку у разных производителей труб из ППР она варьируется в этих пределах. Значение можно уточнить, измерив несколько фитингов глубиномером.

При монтаже систем отопления выполняется пайка армированных полипропиленовых труб, они отличаются от обычных наличием слоя из алюминиевой фольги, стекловолокна или базальтового волокна. Причем этот слой в изделиях различных производителей может быть сделан по-разному. Когда армировка расположена не по центру толщины стенки, а возле наружного края, то перед пайкой труб из полипропилена потребуется зачистка. Для этого существует специальное приспособление:

Процесс сваривания

Перед тем как приступить к работе, нужно поставить на паяльник насадки, соответствующие размерам труб, а затем включить его и настроить. Тут надо знать, при какой температуре паять полипропиленовые трубы. Большинство производителей указывают рабочую температуру 260—270 ºС, выше поднимать не стоит, а то не избежать перегрева. Недогрев тоже чреват некачественным и негерметичным соединением, где потом быстро образуется течь.

Надо понимать, что время нагрева, диаметр изделий и температура сварки связаны между собой. В таблице мы укажем промежутки времени сваривания при стандартной температуре 260 ºС.

Примечание. Длительность сварки – это время до полного застывания пластмассы, когда стык набирает максимальную прочность.

Когда настройка утюга окончена, приступаем к свариванию, следуя инструкции для пайки полипропиленовых труб:

1. Взяв в одну руку трубу, а в другую – фитинг, одеваем их на насадку разогретого паяльника одновременно с двух сторон, не поворачивая вокруг своей оси.
2. Выдерживаем положенное время.
3. Аккуратно снимаем обе соединяемые части с тефлоновой насадки, опять же, без вращения.
4. Плавно вставляем трубу в фитинг до отметки без проворачивания и фиксируем в течение времени, указанного в таблице, на этом стык готов. Подробнее операция показана на видео:

Прокладывая магистральные трубопроводы, соблюдайте очередность монтажа участков и элементов. Начните сборку системы от источника тепла и идите до конца, а чтобы соединить две полипропиленовые трубы, старайтесь использовать только тройники, от которых пойдут отводы к батареям. Муфты для этой цели применяйте, когда иначе поступить нельзя. Избегайте стыков в труднодоступных местах, иначе для их выполнения придется работать сразу двумя паяльниками, чтобы одновременно прогреть соединяемые части.

Совет. Многие производители полипропиленовых систем разрабатывают собственные инструкции по монтажу своих изделий. Оттуда можно почерпнуть массу полезной информации, воспользуйтесь этим.

Как соединить металлопластиковую трубу с полипропиленовой

В силу различных обстоятельств бывает так, что надо соединить различные виды труб, например, ППР и сталь, металлопластик с полипропиленом и так далее. Такие ситуации случаются в квартирах, где участок общего стояка водопровода или отопления, проложенного стальной или металлопластиковой трубой, поменять затруднительно, а подключиться к нему надо. Это не является большой проблемой, надо лишь учесть, что все подобные соединения выполняются через резьбовые фитинги.

Поскольку соединение металлопластиковых труб может осуществляться прессовыми и разборными фитингами, то для стыковки с полипропиленом удобнее взять разъемный фитинг с наружной резьбой. В свою очередь, к торцу трубы из полипропилена припаивается фитинг с наружной резьбой, после чего соединение скручивается традиционным способом, с подмоткой льна или фум-ленты.

Разъемный фитинг для соединения труб

Когда надо врезаться в металлопластиковые трубы, то тут удобнее всего поставить тройник с резьбовым отводом, куда впоследствии можно прикрутить фитинг, а потом припаять к нему полипропиленовую трубу. Правда, с установкой тройника придется повозиться: надо отключить воду или опорожнить систему отопления, а потом перерезать металлопластик и произвести монтаж.

Заключение

Пластмасса к металлу, сталь к алюминию — будущее сварки и легковых автомобилей

Опубликовано:

29 ноября 2022 г.

Автор:

Гейб Черри, Инженерный колледж

Контакт:

• Кейт Макалпайн

Социальные сети:

Новые методы сварки очень разных материалов могут сделать автомобили более совершенными морская инженерия в здании Герберта Х. Доу. Их исследование включает в себя сварку пластика с металлом с помощью недавно открытой технологии, при которой тонкая полоска пленки из нейлона-6 (PA6) обеспечивает подачу кислорода, необходимого для формирования хорошей, связанной поверхности раздела между металлом и пластиком.

Изготовление конструкций транспортных средств из комбинации металлов и пластмасс может сделать их намного легче, прочнее, безопаснее и экологичнее, чем полностью стальные или полностью алюминиевые подходы, которые преобладают сегодня.

Но как быстро и дешево соединить все эти материалы вместе, оказалось непростой задачей. Лаборатория Мичиганского университета занимается разработкой решений.

Первый жизнеспособный метод сварки пластмассы и металла непосредственно друг с другом был недавно разработан под руководством Пинша Донга, университетского профессора инженерии Роберта Ф. Бека, и теперь о нем сообщается в Journal of Manufacturing Processes.

Донг подробно описывает, как его команда добилась подвига, который десятилетиями считался невозможным. Он также обсуждает процесс алюминий-сталь, который может обеспечить 3D-печать алюминия на стали.

Как возможность сварки самых разных материалов может улучшить автомобили?

Компьютерные модели показывают нам, что мы можем сделать конструкции легковых и легких грузовиков на 40% легче, создавая их из комбинации металлов и пластмасс. Легкий вес дает множество преимуществ, в основном лучшую эффективность. Автомобили с бензиновым двигателем могут лучше экономить топливо, в то время как электромобили могут увеличить запас хода. Транспортные средства с конструкциями из нескольких материалов также лучше управляются и обеспечивают повышенную безопасность.

Проблема традиционно заключается в том, что единственным способом соединения металла и пластика был клей или механические застежки, которые слишком медленны и дороги для чего-либо, кроме специализированных транспортных средств небольшого объема. Процессы, которые мы разрабатываем, могут изменить ситуацию и вывести многокомпонентные конструкции и компоненты транспортных средств из области экзотики в мейнстрим.

Наши новые методы сварки также могут улучшить аккумуляторные батареи и корпуса электромобилей. Сегодня это многослойные конструкции, которые обычно скрепляются клеями и механическими креплениями. Их очень сложно разобрать для ремонта или переработки. Сварные аккумуляторные блоки можно было бы разобрать и собрать гораздо проще, они также могли бы быть легче, дешевле в производстве и легче охлаждать.

Поговорим о металле и пластике. Почему их так сложно сварить вместе? Как работает ваш процесс?

. Сварка заключается в создании связей между двумя материалами на молекулярном уровне. На протяжении десятилетий считалось, что пластик и металл принципиально несовместимы, и нет причин пытаться спаять их вместе. Однако мы обнаружили, что правильное сочетание тепла и давления в нужных местах может заставить углерод и кислород в пластике соединиться с металлом.

Мы использовали готовый станок, похожий на сверлильный станок с цилиндрической вращающейся головкой. Металл помещается поверх пластика, а головка опускается на два материала. Это создает тепло и давление, соединяя два материала вместе точечной или линейной сваркой.

Какие материалы можно склеивать с помощью этого процесса? И когда производители могут его использовать?

Мы запатентовали этот процесс и уже работаем с производителями оборудования над разработкой коммерческого оборудования, которое может быть лицензировано для автопроизводителей и других производителей. Я бы сказал, что мы увидим эту технологию в промышленности в ближайшие два года.

А как насчет ваших исследований стали и алюминия?

Возможность комбинировать сталь и алюминий может позволить не только сварку, но и новые недорогие способы 3D-печати алюминиевых сплавов на стали. Предыдущие попытки привели к образованию хрупких соединений на границе раздела двух металлов, снижающих прочность сплава.

В нашем процессе используется точное сочетание тепла и давления для предотвращения образования этих соединений, и он может предложить новые способы сочетания легкого веса алюминия с высокой прочностью стали.

Донг также является профессором интеграционных систем и дизайна, военно-морской архитектуры, морской инженерии и машиностроения. Исследование было поддержано Национальным научным фондом и Инженерным колледжем Мичиганского университета.

Обзор методов соединения разнородных материалов

Примечание редактора: эта статья адаптирована из официального документа «Технологии соединения разнородных материалов: металлы и полимеры», Технологический университет Лаппеенранты, Лаппеенранта, Финляндия, 2013 г.

Растущее распространение полимерных материалов в конструкциях и автомобилях из-за их малого веса, высокой удельной прочности, эластичности и низкой стоимости стимулировало исследования комбинации полимеров и металлов в производстве. Детали, изготовленные с помощью соединений металл-полимер, в настоящее время пользуются большим спросом в автомобильной и аэрокосмической промышленности.

Одной из целей использования разнородных соединений является повышение гибкости конструкции изделия, чтобы различные материалы можно было использовать эффективным и функциональным образом в зависимости от их конкретных свойств. Сборки металл-полимер сочетают в себе прочность и пластичность металла с физико-химической стойкостью и легким весом полимеров. Металл используется в сечениях, где требуется высокая жесткость и прочность, тогда как пластик обеспечивает уникальные химические свойства.

Поэтому важно максимизировать совместный вклад каждого материала, чтобы обеспечить оптимальные эксплуатационные характеристики, сохраняя при этом вес и рентабельность.

Однако соединение разнородных материалов часто бывает затруднено. Поведение таких соединений редко полностью изучено, особенно при использовании методов склеивания и нагревания.

Современные методы соединения металла с пластиком

Несколько методов соединения обычно используются для гибридных соединений между металлическими и полимерными заготовками. Это клеевое соединение, механическое крепление и сварка.

Каждый метод соединения имеет свои преимущества и недостатки. Наиболее подходящий метод будет зависеть от приложения и службы.

Механическое крепление. Первоначально использовавшееся для соединения металла с металлом, механическое крепление теперь используется и для соединения металла с пластиком. Он включает использование зажимных компонентов, таких как винты и заклепки, для формирования соединения без сплавления поверхностей соединения. Это требует механических операций, таких как сверление отверстий и нарезание резьбы.

Существуют различные методы механического соединения металла с пластиком, но в настоящее время основное внимание уделяется клепке, поскольку она обеспечивает надежное соединение. Для некоторых видов клепки необходим цикл нагрева, во время которого заклепки нагреваются перед креплением, так что при охлаждении заклепки сжимаются, плотно зажимая деталь.

Результаты испытаний показали, что при заклепочном соединении металлического и полимерного материала процесс зависит от толщины листа и геометрических параметров заклепки, таких как конструкция инструмента и сила заклепывания (см. Рисунок 1 ). Поскольку материал днища подвергается наибольшей деформации, важно, чтобы полимерный материал располагался под металлическим листом.

Конфигурация соединения часто зависит исключительно от условий эксплуатации, например, должно ли оно быть герметичным. В некоторых случаях соединение может быть рассчитано на несоответствие коэффициента теплового расширения во время сборки. Также может быть выполнено соединение, обеспечивающее свободу перемещения в плоскости, перпендикулярной зажимному элементу.

Механическое крепление остается наиболее часто используемым методом соединения из-за его простоты. Однако у него есть ограничения, такие как повышенный вес компонента и концентрация напряжений вокруг крепежных отверстий, что снижает прочность и в конечном итоге вызывает коррозию.

Клеевое соединение . Адгезионное соединение — это технология соединения в твердом состоянии, основанная на формировании межмолекулярных сил между заготовками и самим полимерным клеем для формирования соединения (см. 9).0025 Рисунок 2 ). Он включает использование полимерного клея, который подвергается химической или физической реакции для формирования шва.

Использование соединения клея с металлом в последние годы значительно расширилось из-за разработки очень прочных и прочных клеев, способных выдерживать как статические, так и знакопеременные нагрузки. Кроме того, они, как правило, весят меньше, чем механические крепления, что обеспечивает значительное снижение веса. Кроме того, распределение напряжений при нагружении является однородным.

Однако клеевые соединения могут оказаться проблематичными, поскольку клеевые соединения не могут быть разобраны без повреждений и могут выделять вредные выбросы в окружающую среду. Кроме того, соединения подвержены деградации от влаги, влажности и температуры и имеют низкую стойкость в химически активной среде.

Кроме того, приклеивание требует тщательной подготовки поверхности. Свойства поверхности заготовки при склеивании играют жизненно важную роль в процессе склеивания, а прочность связи и долговечность соединения можно значительно улучшить, обработав поверхность заготовки перед склеиванием. При предварительной обработке поверхности увеличивается поверхностное натяжение заготовки, но уменьшается контактный угол воды. Типичные методы предварительной обработки поверхности включают очистку растворителем, изменение химического состава поверхности, истирание и другие топографические изменения.

Дополнительным ограничением является то, что клеевые соединения часто выходят из строя мгновенно, а не постепенно. Важнейшим ограничивающим фактором для склеивания является неопределенность в прогнозировании долговечности такого соединения из-за сложности проведения надежного неразрушающего контроля.

Как механическое крепление, так и клеевое соединение требуют конфигурации соединения внахлест для достижения необходимой прочности соединения, что затем увеличивает вес, толщину и концентрацию напряжений в конструкции. Это ограничение ограничивает использование этих методов соединения.

Это привело к поиску метода соединения разнородных материалов, который обеспечивает большую гибкость конструкции и производительность, чем клеевое соединение и механическое крепление, а также к разработке методов сварки.

Сварка. Традиционные процессы сварки, такие как дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (SMAW), дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW), дуговая сварка металлическим электродом в среде защитного газа (GMAW) и дуговая сварка под флюсом (SAW), использовались для сварки разнородных материалов металл-металл. суставы. Однако высокие энергозатраты этих процессов сварки плавлением приводят к металлургической деформации материала, что препятствует этому применению, а также соединениям металла с полимером.

Температура плавления металлов чрезвычайно высока по сравнению с температурой плавления полимеров. Следовательно, полимеры имеют тенденцию разлагаться до того, как расплавятся металлы.

Сварка полимеров возможна только на термопластах. Это ограничение существует потому, что обработка термореактивных и химически сшитых эластомеров характеризуется необратимой реакцией сшивки, которая приводит к деградации; следовательно, они не могут быть изменены путем нагревания. Термопласты и термопластичные эластомеры могут плавиться и размягчаться под воздействием тепла из-за ослабления вторичных сил Ван-дер-Ваальса и водородных связей между блокирующими полимерными цепями. Это делает возможным повторное формование термопластов и термопластичных эластомеров при воздействии тепла, и, следовательно, их можно сваривать плавлением.

Новые методы сварки или соединения разнородных материалов

Были разработаны перспективные методы сварки и новые способы применения существующих методов сварки для соединения разнородных материалов — ультразвуковая сварка, лазерная сварка, сварка трением с перемешиванием и точечная сварка трением — как способ решить проблемы, связанные с традиционными методами соединения. Эффективное применение этих сварочных процессов требует понимания их возможностей и ограничений, а также поведения металлов и полимеров.

1. Ультразвуковая сварка. Ультразвуковая сварка — это метод соединения в твердом состоянии, который инициирует коалесценцию за счет одновременного приложения локализованной энергии высокочастотной вибрации с умеренным усилием зажима (см. , рис. 3 ).

Этот метод сварки характеризуется низким потреблением энергии и требует зажима и позиционирования заготовок между сварочным инструментом (сонотродом) и наковальней под действием статической силы. Никаких микроструктурных изменений в металле не происходит.

Заготовки могут быть два тонких листа или толстый и тонкий лист в простом соединении внахлест или встык в зависимости от направления подвода энергии упругих колебаний в зону сварки.

Ультразвуковая вибрация может применяться для сварки как металлов, так и пластмасс, но процесс сварки для каждого из них отличается. Фактический результат сварки зависит от того, как ультразвуковая энергия (вибрация) передается на сварной шов.

При ультразвуковой сварке металлов направление ультразвуковых колебаний параллельно зоне сварки. Когда реализуется ультразвуковая сварка металла, трение поверхностей заготовки инициирует твердотельную связь без какого-либо действия плавления заготовки. При сварке пластмасс дело обстоит наоборот. При ультразвуковой сварке пластмасс направление ультразвуковых колебаний перпендикулярно зоне сварки (см. 9).0025 Рисунок 4 ).

Исследователи экспериментировали с ультразвуковой сваркой алюминиевых листов и термопластичных композитов, армированных углеродным волокном. В их эксперименте изучалась свариваемость алюминиевого сплава 5754 с армированным углеродным волокном полимером толщиной 1 мм и 2 мм соответственно. Они заметили, что при амплитуде около 40 мкм происходит прочный сварной шов в результате смещения термопластичной матрицы, армированной углеродным волокном, что приводит к лучшему контакту между листовым металлом и волокном.

Они также наблюдали межмолекулярные реакции в зоне сварки, возникающие при отслаивании оксидных слоев на листовом металле в процессе сварки. Полимерная матрица была фактически вытеснена из зоны сварки, что позволило пластичному алюминию адаптировать углеродные волокна. Это обеспечило механическое сцепление между соединительными слоями и, следовательно, увеличило прочность соединения.

Наконец, было замечено, что углеродные волокна окружают алюминиевый сплав в результате пластической деформации алюминиевого листа, создавая таким образом успешный сварной шов между металлом и полимером.

2. Лазерная сварка . Лазерная сварка предлагает уникальные производственные возможности. Он дополняет изготовление и обработку соединений, которые ранее было трудно или невозможно выполнить другими методами сварки. Лазерная сварка металлов с полимерами может использоваться для получения стабильных металлических, химических и ковалентных связей между металлическими и полимерными гибридными компонентами (см. рис. 5).

Были предложены методы прямого лазерного соединения металлов и полимеров, обычно известные как лазерное соединение металлов и пластмасс. Граница стыка металл-полимер нагревается падающим лазерным лучом, и температура плавления достигается в пластиковом материале в узкой области, примыкающей к границе раздела. Результирующая высокая температура инициирует образование пузырьков в расплавленном пластике вблизи границы раздела, которые распространяются и диффундируют в расплавленную фазу и, следовательно, увеличивают размер шва между пластиком и металлом (см. 9).0025 Рисунок 6 ).

Механизм связи возникает в результате комбинированного влияния химической связи между пленкой оксида металла и атомами углерода полимеров, а также явления физической связи, возникающей в результате силы Ван-дер-Ваальса и механической связи.

Преимуществами являются очень быстрое время сварки, малое тепловложение и высокая адаптивность процесса. Высокая прочность соединения может быть достигнута при прямом лазерном соединении металла с полимером, и этот метод применим к нескольким металлам, таким как сталь, титан, алюминий и железо.

Следует отметить, однако, что металл не плавится в этом процессе соединения. Ограничениями являются многие параметры, такие как скорость перемещения и мощность сварки, которые влияют на качество и надежность конечного соединения. Лазерная сварка также имеет ограниченную гибкость конструкции и подходит в основном для соединений внахлест из-за необходимости эффективного поглощения лазерного луча.

Из-за низкой теплопроводности пластмасс это означает, что тепло остается сконцентрированным в зоне взаимодействия материала. Кроме того, поведение тепла зависит от оптических свойств пластика, которые зависят от его молекулярного состава, таких как цвет пластика и длина волны падающего луча.

3. Сварка трением с перемешиванием . Этот процесс сварки включает в себя три отдельных этапа: погружение, перемешивание и втягивание. Во время сварки быстро вращающийся инструмент со штифтом зонда погружается с определенной скоростью в перекрывающуюся точку сварки до тех пор, пока буртик инструмента не коснется верхней детали. Это вызывает пластическую деформацию вокруг штифта.

Обычная сварка трением с перемешиванием сталкивается с проблемами при сварке пластмасс. Эти проблемы связаны с плохой теплопроводностью и диффузией из макромолекулярной структуры термопластов.

4. Фрикционное соединение. Точечное соединение трением представляет собой вариант линейной сварки трением с перемешиванием, за исключением того, что во время соединения отсутствует линейное перемещение инструмента.

При точечном соединении трение между штифтом и заготовкой генерирует большую часть тепловой энергии для соединения. Соединение металлов с полимерами точечным трением включает два различных процесса: погружение втулки и погружение штифта.

При врезании гильз заготовки сначала укладываются внахлест и зажимаются между опорной пластиной и зажимным кольцом, причем металлическая часть находится сверху полимерной заготовки (см. рис. 7). Затем инициируется вращательное движение втулки и штифта, при этом обе детали вращаются в одном направлении.

В какой-то момент втулка касается верхней металлической заготовки, вызывая фрикционный нагрев. Одновременно втулка вставляется в металлическую заготовку, пластифицируя металл, и отводится штифт, в результате чего образуется кольцевое пространство или резервуар. Затем пластифицированный металл выдавливается в созданный резервуар в результате эффекта погружения втулки.

По завершении процесса соединения втулка отводится от металлической поверхности заготовки, а штифт выдавливает захваченный пластифицированный материал обратно в сварной шов. Таким образом, замочная скважина снова заполняется.

Врезание инструмента отрегулировано таким образом, что врезание происходит только в металлическую заготовку. Это делается во избежание повреждения волокнистой арматуры полимерной заготовки, что может снизить прочность соединения. Пластифицированная металлическая заготовка дополнительно деформируется за счет погружения втулки, что приводит к образованию металлического выступа на поверхности полимерной заготовки.

Точечная сварка трением применяется при сварке разнородных металлов, таких как сплавы алюминия и магниевого сплава.

Возможность сварки трением с перемешиванием с соединениями металл-полимер до конца не изучена, в основном из-за различий между сваркой трением с перемешиванием металлов и сваркой трением с перемешиванием пластмасс. Низкая теплопроводность полимеров, наряду со сложной молекулярной структурой, требует изменения сварочного инструмента и конструкции инструмента. Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы понять, как можно контролировать метод сварки.

Заключение

Из исследованных подходов сварки ультразвуковая сварка металла с полимером представляется наиболее многообещающим методом для гибридных структур при соединении металлов с полимерами. Происходит равномерное перемешивание металлической и полимерной части, что способствует межмолекулярному контакту и механическому сцеплению в зоне сварки. Высокая прочность соединения может быть достигнута при относительно низком потреблении энергии и очень коротком времени сварки. Он успешно применяется для соединения металлов и полимеров, армированных волокном.

Точечное соединение трением дает такие же результаты, как и ультразвуковая сварка металлов. Однако этот метод соединения был успешно применен только к металлам с низкой температурой плавления, таким как магний и алюминий, и не применим к металлам очень большой толщины.

Лазерная сварка металлов с полимерами может использоваться для получения стабильных металлических, химических и ковалентных связей между металлическими и полимерными гибридными компонентами. Однако склеивание происходит на границе расплав-твердое тело между пластиком и металлом; металл не плавится.

Процессы сварки металла с полимером перспективны, но все еще находятся на стадии разработки; необходимо провести дополнительные исследования, чтобы эффективно понять их осуществимость и долговечность.

Примечание. Ссылки хорошо документированы и многочисленны. Посмотреть их в оригинальном white paper и прочитать подробное исследование можно в статье «Технологии соединения разнородных материалов: металлы и полимеры» (http://www.