Ручной сварочный экструдер что это такое

Ручной сварочный экструдер своими руками больше не является фантазией. С развитием технологий, появилась реальная возможность создать этот агрегат самостоятельно.

Разберемся для начала, что это такое и для чего необходимо. Именно с помощью этого агрегата получают полимерные изделия без ограничений по длине. Это имеет свои сферы пользования и применения. Ручной экструдер своими руками — простота и удобство сборки и последующей эксплуатации.

Процесс выделки

Верхняя часть, так же именуемая «головкой экструдера», перемещает плавкий полимер в следующую камеру, иначе именуемую «формовкой», с должным для выбранного изделия профилем. Описанный способ один из наиболее распространенных методов. Сравнить с ним можно только способ изготовления пластмасс «литьевой».

Какие полимеры особенно ярко взаимодействуют с экструзией:

Что ж, непосредственный процесс довольно прозрачен, стоит рассмотреть поближе собственно экструдер.

Конструкция и действие

Самой идее уже больше шестидесяти лет, не удивительно, что за прошедшее время она претерпела некоторые изменения и стала почти идеальной. С течением времени появилось большое количество машин обладающих разным способом воздействия и почти одинаковыми в области получаемых изделий.

Что нагревает основу будущего изделия? Здесь все довольно просто, энергия от механических процессов становится теплом, что равно помогает нагреву пластика. Так же возможно внешнее тепловое воздействие. Здесь по большей части идет зависимость от изначальной конструкции экструдера.

Изменчивые элементы обработки пластика при помощи экструзии:

• состав;
• природа;
• влажность;
• интенсивность;
• продолжительность;
• давление и температура.

Работа экструдера

Экструдер достаточно простой агрегат, и все технические вариации можно поделить на три группы. Группы разделяются по рабочим моментам:

• формовка холодная;
• экструзия горячая;
• тепловая обработка.

Наиболее востребованный элемент в данное время это горячая формовка. Этот процесс сопровождается высоким давлением и скоростью. Для реализации необходим экструдер именуемый шнековым. У таких агрегатов основным элементом служит шнек особого вида. Здесь процесс формовки расположен на выходе. Сырье загружается в специализированную камеру, точно так же как и выбранные добавочные компоненты. Эти агрегаты имеют заводскую возможность оснастки шнеков особыми элементами. От этого зависит смешивание состава и его перемещение.

Как устроен экструдер

Экструдер, его рабочую часть, можно условно разделить на трое:

Процесс пользования экструдером

Зерновой агрегат осуществляет свою работу за счет камер закрытого типа и зерен в них располагающихся. Внутреннее давление возрастает благодаря выпариванию влаги. Чтобы осуществить увеличение объема смеси пара и воздуха осуществляется резкая разгерметизация. А разгерметизация в свою очередь повышает объем зерен.

Производство

Ручной экструдер для полипропилена своими руками — это один из простых способов приобретения подобного агрегата. Следует отметить, что процесс сборки не так сложен, как может показаться, и вполне по силам любому.

Производство экструдеров довольно интересный процесс, напрямую зависящий от конфигурации и назначения агрегата. Производственные различия:

• количество рабочих камер;
• наличие дополнительных систем;
• конструктивное исполнение элементов.

Единственное что неизменно – цилиндрическая форма. На сегодняшний день она полагается наиболее технологичной, а потому остается собой.

Технологические различия

Процесс создания и работы экструдера достаточно понять. Но осталось несколько важным моментов, которые следует осветить. В частности, освещения требует процесс сухой экструзии. Почему именно так? Сухая экструзия завязана на тепле, выделяемом агрегатом самостоятельно, за счет непосредственного процесса работы. При этом остается возможность привнесения в работу пара, для этого имеет особая камера. Для чего необходим пар? Именно благодаря ему повышается износостойкость агрегата.

Особое отличие этого способа – скорость. Процесс длиться всего лишь полминуты. За это время агрегат успевает:

• измельчить;
• обезводить;
• смешать;
• обеззаразить;
• стабилизировать и увеличить объем.

Ручной сварочный экструдер своими руками требует приобретения нескольких элементов из которых и производится сборка. Перечень необходимых для сборки элементов:

• шнек должной конфигурации;
• электрический двигатель;
• корпус прибора;
• емкость для подачи и выходная емкость;
• вакуумная камера.

Альтернативный агрегат

Ручной экструдер для полиэтилена так же относится к общей когорте экструдеров, хоть и имеет несколько иное назначение. Для чего применяется такой агрегат? Для соединения различных полимерных изделий. Особенно хорош в этой области сварочный экструдер, применимый к различным материалам. Этот агрегат существенно облегчает работу с мелкими и очень мелкими пластиковыми изделиями.

Слово «экструдер» в буквальном смысле означает «выталкиватель». Так называют группу аппаратов, предназначенных для выдавливания на поверхность различных полужидких масс, в том числе полимерных (пластиковых), резиновых и прочих. Экструдер для резиновой массы иногда называется также шприц-машиной.

Принцип действия

Сварочный экструдер — специализированный аппарат для так называемой экструзионной сварки, которая применяется для соединения полимерных материалов различных классов — полиэтилена высокой (ПВД) и низкой (ПНД) плотности, полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ) и других наиболее часто применяемых в быту и промышленности пластиков.

Экструзионная сварка — это процесс соединения полимерных материалов с помощью расплавленной до консистенции густой сметаны массы из материала, однородного со свариваемыми или схожего с ними по физико-химическим свойствам.

В отличие от более известной сварки металлов, соединение деталей из пластмассы экструзией не подразумевает расплавления кромок соединяемых деталей, хотя нагрев до определенной степени все равно происходит.

Шов образуется при отвердевании и схватывании с кромками полурасплавленной экструдированной массы. При этом достигается высокая прочность сварного соединения — до 0,8 от прочности основного материала.

Сварка пластика экструдером наиболее часто применяется в сантехнике — для соединения водопроводных труб, в строительстве, при различных работах, целью которых является изготовление любых пластиковых конструкций — баков, понтонов, теплиц.

Изготовление экструдируемой массы осуществляется либо из полимерных гранул — исходного материала для создания любых пластиков, либо из так называемых присадочных прутков, которые перемалываются до гранулированного состояния внутри самого экструдера.

В роли прутка в некоторых (не во всех) моделях может выступать узкий отрезок того же материала, который планируется сварить. Например, при сварке изделия из полипропиленовых листов можно применять в качестве прутка ненужный отрезок полипропилена, но не другого пластика.

Большинство сварочных экструдеров западного производства предназначены для использования с присадочным материалом от того же производителя. Отечественные разработки менее требовательны к присадке. Ручной сварочный экструдер в обиходе часто называют экструзионным пистолетом.

Конструкция

Любой сварочный экструдер — это сдвоенное устройство. Один из его узлов — мощный нагреватель с реле температуры, который предназначен для расплавления пластика. Другой является собственно выдавливающим устройством, снабженным шнековым механизмом, который подает расплав через сопло-насадку.

В зависимости от типа питания (пруток или гранулы) в составе экструдера может присутствовать измельчитель (дробилка). Твердый материал нагревается до нужного состояния дольше, и для его подачи нужна конструкция более сложного типа, чем традиционный недорогой и простой в эксплуатации шнек. Таким образом, менее сложные и менее дорогие экструдеры в большинстве своем сконструированы под питание гранулами.

В общем случае конструкция типового экструдера содержит, кроме вышеназванных, следующие узлы и элементы:

• асинхронный электродвигатель;
• «обойму» для питания;
• экструзионную камеру;
• камеру для расплавления;
• ТЭН;
• насадку-сопло (у хороших моделей — комплект из нескольких насадок);
• прямую и боковую рукоятки;
• блок управления с термостатом.

В зависимости от типа питания сварочного экструдера подаваемая присадка либо сразу попадает в камеру расплавления (сыпучие гранулы), либо поступает в экструзионную камеру, где подвергается предварительному нагреву, измельчению, и только после расплаву. Расплавленная масса через сопло подается на сварочный шов, где застывает за считаные секунды.

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.

Самодельное устройство

Сварочный экструдер относится к сложным механизмам для профессионального использования. Его цена начинается от 30 тысяч рублей за самую простую модель, и может доходить до ста тысяч и более за мощную и высокопроизводительную. Отечественные разработки также представлены на рынке, они на 10-20% дешевле импортных, но все равно стоят достаточно дорого.

Поэтому при возникновении разовой необходимости сварить, к примеру, две водопроводных трубы (их обычный материал изготовления — полипропилен) проще воспользоваться экструдером, сделанным своими руками. Самый простой вариант конструкции представляет собой мощный строительный фен, снабженный насадкой для прутка — либо самодельной, из жести, либо промышленного изготовления.

Подача прутка в этом случае будет производиться вручную. Мощности фена хватит для его расплавления, но качество шва, конечно, будет ниже, чем у промышленных моделей.

Если позволяют возможности, фен можно соединить со шнековым или плунжерным приводом для подачи питания. В этом случае, если смонтировать приемную камеру, можно будет использовать гранулированное сырье.

Двигатель для привода рекомендуется коллекторный, так как работа экструдера подразумевает постоянное изменение крутящего момента. Двигатели других типов хуже выдерживают такой режим работы.

Экструзионная сварка применяется для сварки листов, пленки и прочих изделий из термопластов. Изогнутые детали, радиус изгиба которых многократно превышает ширину шва и длину сварочного башмака, могут считаться листами и свариваться как листы.

Требования

Требования к деталям, соединяемым экструзионной сваркой те же, что и при использовании других технологий сварки изделий из полимеров:

свариваться вместе могут только изделия из термопластов, т. е. из материала, который можно нагреть до расплавления и затем остудить без заметного изменения свойств;
свариваться вместе могут только изделия из одинакового материала. При экструзионной сварке те же требования предъявляются к присадочному материалу; свариваемые поверхности должны быть чистыми. Особенно важно, чтобы не было жирных загрязнений;
процесс охлаждения шва должен протекать медленно, при естественных условиях. Искусственное ускорение охлаждения ведет к перепадам температур в материале и уменьшению прочности шва.

Оборудование и технология

Переносное оборудование для экструзионной сварки состоит из экструдера и устройства для нагрева воздуха. Экструдер приводится в действие электромотором (ручной дрелью). Рубашка экструдера нагревается электронагревателями или нагретым воздухом. Присадочный материал, подаваемый в экструдер в форме прутка или гранул, нагревается от рубашки экструдера, а также за счет трения о поверхность шнека и рубашку экструдера, перемешивается до состояния однородной расплавленной массы и подается в зону сварки через сварочный башмак.

Наиболее часто свариваются листы и пленка из ПНД или ПП. ПВХ и ПВДФ — более жесткие материалы. ПВХ, кроме того, отличается неприятной особенностью — даже у материала с добавками "стабилизаторов" температура термодеструкции не намного превышает температуру пластификации. Поэтому для сварки ПВХ и ПВДФ используется экструдер со шнеком специальной формы, который более тщательно перемешивает материал в процессе его расплавления. Сварка ПВХ, кроме того, сопряжена с дополнительными ограничениями из-за температурной неустойчивости материала — в частности, экструдер не должен выключаться и вновь включаться в процессе сварки пластмасс.

Устройство для нагрева воздуха (термофен) нагревает воздух и подает его через сварочный башмак (или через отдельное сопло) на свариваемые поверхности, чтобы нагреть их непосредственно перед подачей расплавленного присадочного материала. Присадочный материал подается между свариваемыми поверхностями и придавливается скользящим сварочным башмаком, формируя сварной шов необходимой формы. Температура нагретого воздуха и расплавленного присадочного материала, подаваемых в зону сварки, регулируется блоком автоматики экструдера.

Форма сварочного башмака

Для изготовления сварочного башмака используется полимер с высокой температурой плавления и хорошими антиадгезионными свойствами. Наилучшие результаты показал фторопласт-4 (политетрафторэтилен). Сварочный башмак должен изготавливаться с расчетом на определенную форму и размер шва. Главное правило: чем шире шов, тем длиннее должен быть башмак. ГОСТ 16310–80 описывает форму и размеры сварных экструзионных соединений для листов из термопластов толщиной 2–20 мм. Наиболее часто применяемые сварочные башмаки и соответствующие им формы сварного шва показаны на рис. 2.

Выполнение двусторонних швов

Перед сваркой шва с другой стороны рекомендуется проварить корневой слой с помощью термофена или вырезать корневой слой для заполнения полости присадочным материалом (рис. 3).

Экструдеры делятся на группы по следующим признакам.

Конструкция по назначению

Экструдеры, предназначенные для сварки на земле, снабжены специальной рукояткой для удобства работы стоящего человека. Кроме того, если подача нагретого воздуха осуществляется не через сварочный башмак, а через отдельное сопло, то это сопло располагается сверху над сварочным башмаком. У экструдеров, предназначенных для сварки емкостей, сопло для воздуха находится справа от сварочного башмака.

Двигатель постоянного тока с графитовыми щетками:

комплекта ниже, чем в случае асинхронного двигателя с частотным регулятором.

Асинхронный двигатель без графитовых щеток:

обороты двигателя очень стабильны, не зависят от момента нагрузки на шнеке.

Асинхронный двигатель привода с частотным регулятором – революционная новинка. В отличие от традиционного двигателя с графитовыми щетками, здесь регулируются непосредственно обороты двигателя. Настроенные обороты никак не влияют на момент вращения на валу двигателя. Поэтому момент нагрузки, в свою очередь, не отражается на оборотах. Другими словами, обороты двигателя и, соответственно, шнека экструдера, очень стабильны и могут настраиваться в очень широком диапазоне. Ресурс асинхронного двигателя – во много раз выше, чем у традиционного.

Источник сжатого воздуха

удобство работы в полевых условиях.

требование к внешнему источнику – не менее 0,4 бар / 300 л/ч.

Для того чтобы экструдеры, рассчитанные на внешний источник сжатого воздуха, можно было использовать в полевых условиях, MUNSCH предлагает переносной компрессор с очисткой воздуха.

Форма присадочного материала

диаметр сварочного прутка зависит от модели экструдера.

в ряде случаев проще перемолоть отходы материала на дробилке, чем найти сварочный пруток из того же материала.

Стандартный сварочный пруток изготавливается из ПНД или из ПП. В случаях, когда необходимо сваривать более редкие термопласты (АБС, поликарбонат или пр.), бывает проще получить гранулированный или дробленый присадочный материал.

Система нагрева камеры плавления

Нагрев горячим воздухом:

горячий воздух, нагретый встроенным термофеном или нагревателем, пропускается через полость вокруг камеры плавления и только после этого подается через сварочный башмак в зону сварки.

горячий воздух подается сразу в зону сварки, минуя камеру плавления.

Технология экструзионной сварки – отработанная десятилетиями и надежная. По сравнению со сваркой горячим воздухом, экструзионная сварка предлагает более высокое качество и производительность работы.

А.В. Жуков Журнал "Сантехника 06/2005"

Технологии [146]	Изделия [77]
Оборудование [42]	Сырье [108]
Обзоры рынков [171]	Интервью [85]
Репортаж [25]	Все статьи

Статьи публикуются с разрешения автора и обязательным указанием ссылки на источник

Редакция оплачивает на договорной основе
технические статьи, маркетинговые отчеты, рецептуры, обзоры рынка
и другую отраслевую информацию и права не ее размещение

Приглашаем специалистов к сотрудничеству в качестве внештатных авторов и консультантов!

По вопросам публикации и оплаты статей обращайтесь в редакцию:
Тел/Факс: +7 (495) 645-24-17
Прислать сообщение