Полимерные материалы все активнее входят в окружающий нас мир, занимая все ниши применения материалов в быту и промышленности. Немаловажную роль тут играют и изделия в виде пластикового полотна, а поскольку наиболее распространенным видом пластического материала является поливинилхлорид, то ПВХ-полотна окружают нас буквально повсюду.
Технологическая схема сварки ПВХ-тканей
Исходя из такой распространенности, сварка пвх ткани своими руками является совсем нередкой задачей и может потребоваться буквально в любую минуту. Особо важным является то, что процесс такой работы с пластическим материалом не является сложным и не требует особых навыков и умений, а аппараты не сложны конструктивно — значит и стоимость их не высока.
Такая нетребовательная к высокотехнологичному производству конструкция даже позволяет умельцам изготавливать полнофункциональный самодельный аппарат для таких целей.
Суть технологий
Сварка ПВХ пленки или ткани обеспечивает высокую прочность шва и эффективна в применении. Фиксация по направлению на разрыв для такого материала происходит значительно качественнее. ПВХ сварка обеспечивает герметичность соединения и позволяет использовать материал практически в любых целях.
В зависимости от принципа соединения материала, все методы сварки можно объединить в три основные группы:
- Склеивание за счет химической реакции.
- Спаивание за счет физико-химического воздействия.
- Механическое соединение с помощью нанесенной на изделие резьбы или фитингов (для труб из ПВХ).
Склеиванию подлежат полотна и детали любых размеров, толщины и диаметра.
Примером химического соединения является холодная сварка пленки клеем, в процессе которой полимер размягчается и образует прочный шов после отверждения. Физико-химическое спаивание предполагает температурное воздействие на материал. Принцип соединения аналогичен: консистенция и структура полотна или изделия меняются, а затем восстанавливаются, и детали соединяются на молекулярном уровне.
Область использования полотен
Полимерные полотна имеют ряд уникальных свойств, благодаря которым получили массовое распространение и всеобщее признание в качестве материала №1 для изготовления многих видов продукции. Основные преимущества ПВХ-тканей:
- влагонепроницаемость, благодаря чему применяется в гидроизоляционных конструкциях и везде, где требуются водоотталкивающие свойства полотен;
- почти полная химическая инертность, что позволяет материалу работать в условиях агрессивных сред, имея при этом значительный срок службы;
- не подверженность воздействию солнечного излучения — полотно не выгорает и не меняет свойств находясь под открытым небом долгое время;
- невосприимчивость к перепадам температуры и хорошо переносит очень низкие температуры, не трескаясь и не деформируясь;
- в самых сложных условиях эксплуатации (агрессивная среда плюс механические нагрузки) имеет срок эксплуатации не меньше 5-10 лет.
Являясь по сути “всепогодным” материалом, пленки и полотна из такого полимера в то же время имеют небольшую массу — их легко можно перевозить, хранить, они несложны в монтаже, а при необходимости демонтаже с последующей повторной установкой.
Многослойная структура из полимерных материалов делает ПВХ- ткань устойчивой к воздействию УФ-света
Все это делает ткань из ПВХ незаменимой в условиях любого хозяйства, будь то промышленное производство или бытовые потребности. А для мелкого ремонта или скрепления больших полотен в одно с успехом используется сварка пвх. И область использования материалов данного типа очень широка.
Рекомендуем! Как сварить титан в среде аргона
Основные сферы применения ПВХ-тканей:
- изготовление тентов и павильонных накрытий — повсеместно сегодня можно видеть ларьки, автостоянки, выставочные павильоны, покрытые полотном из поливинилхлорида;
- промышленная сфера — складские ангары, производственные цеха, мастерские и заправочные станции, самолетные и вертолетные ангары и т. п.
- отдельного упоминания стоят автомобильные тенты — ими покрыты кузова 4 из 5 сегодняшних грузовиков и прицепов, а также для катеров;
- защитные накрытия — бассейны, беседки, временные площадки и все виды шатров.
- различного рода рекламная продукция, в том числе больших площадей — баннеры, рекламные щиты, транспаранты, “биг-борды” и т. п.
В связи с последним пунктом даже развился целый небольшой частный бизнес по изготовлению рекламных носителей — для выполнения заказов предпринимателями зачастую используется самодельная сварка баннеров, сделанная на основе воздушной помпы и воздушного тена (благо, это конструктивно несложно).
Отличные гидроизоляционные свойства материала позволяют его использовать в качестве дна для бассейна
Благодаря отсутствию сложных технологических процессов и невысокой стоимости оборудования сварка пленки пвх получила широкое распространение, в том числе и самостоятельно с применением определеных инструментов.
Работа автоматом (аппаратом): технология и рекомендации
Когда пленку сваривают специальным аппаратом, необходимо следить за температурой воздуха в помещении. Она должна составлять 15-20 градусов при температуре горячего воздушного потока 350-500 градусов. Превышение этих показателей приводит к ухудшению качества шва и деформации материала.
Аппарат двигается со скоростью около 2 метров в минуту, если величина дополнительного веса составляет 10 кг. Оптимальное расстояние между соплом и осью прижимного ролика равно 45 миллиметрам в среднем с максимальным выходом сопла за край 1-2 миллиметра. Через каждые 200 метров соединения нужно выполнять проверку качества шва.
Процедура выглядит следующим образом:
- Одно из полотен раскатывают продольно и фиксируют вначале с натяжением для предотвращения морщин на поверхности. Сначала закрепляют торцы, после этого – длинную сторону.
- Вторую часть растягивают и накладывают внахлест на первую.
- Сварочный аппарат выравнивают по линии шва, на прижимной ролик устанавливают груз.
- Сопло устанавливают между полотнами, после чего аппарат начинает двигаться.
- В процессе склеивания оператор следит за ровным передвижением прижимного ролика и соблюдением траектории перемещения аппарата.
В процессе сварки место шва умеренно дымится. Маленькие участки соединения и труднодоступные места спаивают феном вручную.
Сварка ПВХ тканей
Из синтетических ПВХ нитей изготавливают различные виды тканей разнообразных сортов и характеристик. Вариантов применения этих материалов множество. Из таких тканей изготавливают спецодежду и спортивные костюмы, аксессуары для туризма, занавески для ванной комнаты, выполняют обивку мебели.
Холсты повышенной плотности и большей толщины используют для монтажа палаток и тентов, которые размещаются в торговых павильонах и рынках. Из некоторых видов ПВХ материалов изготавливают рекламные щиты. Они прекрасно смотрятся, отлично украшаются пленками, фотопечатью.
Остатки ПВХ тканей соединяют между собой или применяют для более крепкого скрепления сварку.
Преимущества материалов из винила
Ткани из ПВХ волокон водоустойчивы. Они не подвергаются агрессивному воздействию окружающей среды, прекрасно выдерживают попадание солнечных лучей, держат форму при изменениях температуры воздуха. Ткани из ПВХ волокон имеют долгий срок службы не менее 5-7 лет. Главный момент получения изделий из ПВХ — соединение заготовок из полотен.
Для шитья обыкновенных изделий из ПВХ материалов применяют швейные машинки. При производстве рекламных щитов, палаток необходима сварка тканей. Это единственный способ получить отличное изделие.
Способ сварки синтетического материала ПВХ всецело зависит от толщины материала и его предназначения. Различают два способа соединения материалов:
- автоматический способ;
- ручной метод.
Автоматическую аппаратуру, способную сваривать длинные швы, производят некоторые европейские фирмы, представительства которых также находятся в России. Ручной способ используют, если необходимо соединить маленькие кусочки ПВХ ткани. Каждый способ использует специальные технологии.
Автоматические методы
Соединение плотной ткани происходит с применением токов высокой частотности. Этот метод требует наличия специальных генераторов тока с необходимыми значениями частот. Станок для сварки ТВЧ очень большой, работает в автоматическом режиме с огромным КПД, цена его не маленькая. Этот способ применяется, как правило, на определенных видах производств.
Обычно используют оборудование для сварки ПВХ горячим потоком воздуха. В данном случае в первую очередь необходимо расплавить ПВХ и прижать полотна плотно друг к другу. Известны некоторые модели оборудования, например, фирмы Leister. Ролики прессуют место будущего шва, вмонтированное сопло подает горячую струю.
Сварка длится быстро с появлением крепкого шва. Специалист только отслеживает направление движения аппарата. Автомат контролирует изменения температуры, мощность работы пресса в электронном режиме. Сварщику необходимы минимальные знания для выбора необходимых параметров настройки оборудования для сварки ПВХ тканей.
Большинство фирм, к примеру, RiverFord, продают относительно дешевые, комфортные в работе станки. Нагревательный элемент изготовлен компанией Leister. В принципе можно использовать фен и другого производителя. Степень пресса полотен корректируется механизмами трех типов. Станок может отлично передвигаться на роликах и использоваться для соединения швов различной формы.
Как происходит ручная сварка (фен)
Склеивая пленку феном, используют прокаточный ролик на основе тефлона или силикона, который предотвращает прилипание расплавленного материала в ходе прокатки. Чтобы обеспечить аккуратность и качество шва, необходимо следовать определенным рекомендациям:
- Правильно настроить температурный режим аппарата с учетом состава материала и советов производителя.
- Выполнить пробный шов на излишках материала и убедиться в его качестве.
- Использовать сопло диаметром 20 миллиметров и ролики шириной 20-40 миллиметров для горизонтальных швов.
Виды сварочных машин
Для процесса сваривания ПВХ-профиля используются специальные сварочные машины.Все сварочные машины можно классифицировать:
1. По количеству сварочных голов: у сварочной машины может быть одна, две, четыре и даже 6 или 8 сварочных голов. Соответственно, за один цикл одноголовочная сварка сварит только один угол, двухголовочная – два угла, четырехголовочная – четыре угла. шестиголовочная машина позволит одновременно со сваркой 4-х углов производить вваривание импоста в раму (импост – элемент окна, разделяющий оконный или дверной проем).
SL6 Q – автоматическая шестиголовочная сварочная машина для сваривания прямоугольных конструкций с одновременным прямым ввариванием импоста в раму
2. По конструктивным особенностям сварочные машины могут быть отдельностоящими или в составе сварочно-зачистной линии, могут быть вертикального или горизонтального исполнения, с рядным исполнением сварочных голов или образующих прямоугольный периметр, с диагональным или параллельным сведением голов, с фиксированной или изменяемой (от 0, 2 до 2 мм) толщиной сварного наплава.
3. По производительности сварочные машины могут быть со стандартным или сокращенным циклом сварки. Сокращенный цикл сварки означает более высокую производительность.
Пример сварочной машины с ускоренным циклом – SL4-FS. Сервоприводы позволяют выполнять сведение профилей с регулируемой скоростью, которая контролируется программой. В результате получаем ускоренный цикл сварки, более высокую производительность и более прочное угловое соединение.
Также повышение производительности можно добиться за счет увеличения температуры и/или площади сварочного зеркала и возможности сваривать одинаковые периметры в два этажа (два контура одновременно).
4. По функциональности. Однофункциональные станки выполняют только одну технологическую операцию – сварку ПВХ. Многофункциональные станки выполняют несколько технологических операций, например, сверление, фрезерование, вваривание импоста.
5. По степени автоматизации сварочные станки можно разделить на ручные (настольные), стандартные и сварочные автоматы. Под стандартными сварками понимаются отдельностоящие сварочные одноголовочные и двухголовочные станки, укладка и позиционирование заготовок на которых происходит вручную. Сварочные автоматы имеют ЧПУ управление по осям, что позволяет сварочным головам позиционироваться по заданному размеру, а все необходимые параметры для сварки каждого профиля на этих станках однократно программируются.
Сварочные машины на российском рынке представлены производителями из Европы, Турции и Китая. Некоторые производители предлагают всего несколько моделей сварочных машин, у других модельный ряд шире.
Рассмотрим основные типы сварочных машин на примере линейки компании FIMTEC, начиная со стандартных машин, проверенных временем и зарекомендовавших себя как неприхотливые и надежные, и заканчивая сварочными автоматами последнего поколения с новейшими уникальными технологиями.
Сварка с прутком
В определенных случаях пленку или ПВХ ткань сваривают с присадочным материалом в виде сварочного прутка. При работе с деталями, толщина которых составляет менее 4 миллиметров, предварительная подготовка кромок не обязательна. Чтобы материал проваривался равномерно, в вершине сварочного шва оставляют 1-миллиметровый зазор.
С точки зрения механической прочности лучшие характеристики показывает соединение встык. Сваривать внахлест не рекомендуют – при аналогичной толщине полотен прочность будет меньше примерно в 6 раз.
Выполняя сварочные работы, необходимо контролировать правильное размещение присадки относительно поверхности шва. Для непластифицированного ПВХ присадку устанавливают под прямым углом. Более острый угол увеличивает расход присадочного материала и вызывает изгиб прутка внутри шва. Угол больше 90 градусов повышает вероятность разрыва прутка после остывания. Оптимальный угол расположения прутка для пластифицированного ПВХ составляет 120 градусов.
Струю горячего воздуха подают колебательными движениями одновременно и на кромки, и на присадочный материал. Скорость зависит от температуры воздуха и диаметра прутка. Предварительный разогрев основного материала и присадки ускоряет процесс. Так называемое скоростное соединение используют при работе с плоскими деталями и изделиями цилиндрической формы с протяжёнными швами. Диаметр прутка подбирают с учетом геометрии шва, толщины основного материала, скорости обработки и требований к надежности соединения. Обычно корень сварочных швов заполняют 2-миллиметровым прутком, после чего укладывают пруток диаметром 3 или 4 миллиметра.
Что в итоге
Как видно из вышеприведенного описания, повсеместное распространение поливинилхлоридных полотен очень часто ставит задачу использовать сварку для скрепления частей изделия или небольшого ремонта ткани — это могут быть листы полимерной пленки, тента автомобиля или насосной мембраны и многие другие окружающие нас изделия.
А благодаря невысоким требованиям технологии сварки это вполне доступно для произведения работы собственными руками — с помощью покупного оборудования или даже самодельного устройства.
Основной метод сварки — горячим воздухом
Технология процесса проста и может быть описана буквально в двух словах. На скрепляемые поверхности (место стыка, шов) направляется поток раскаленного воздуха, который расплавляет материал и превращает его в монолитную структуру. Для надежного схватывания двух полотен место нагрева обязательно придавливают резиновым валиком.
Температура пвх сварки поддерживается в районе 700 градусов, что обеспечивает образование надежного шва монолитного типа и не допускает разложения пластика от перегрева.
При этом место соединения не имеет классический вид шва, а представляет собой монолитный слой того же материала, только большей толщины. Благодаря этому места соединения практически не подвержены разрушению при механических нагрузках, как швы от других типов соединений.
Сервоприводные сварочные машины
В классических сварочных машинах сжатие профиля выполняется за счет пневмоцилиндров, что накладывает ряд технических ограничений на процесс сварки, так как сжатие выполняется с постоянным усилием, которое невозможно регулировать.
В машинах с сервоприводами сведение и сжатие профиля может контролироваться ЧПУ, что открывает принципиально новые горизонты в технологии сварки ПВХ-профиля. Например, в случае машины SL4-FS – это ускоренный (до 50%) сварочный цикл, а машина SL4-FF EVO позволяет сваривать профиль без образования наплава.
Еще одно ограничение классических машин – толщина сварного наплава. Каждое значение толщины требует фиксирующего механизма, который устанавливается на заводе. Толщина наплава указывается клиентом при заказе машины. В лучшем случае у машины будет два фиксирующих механизма под толщину в 0,2 и 2 мм.
У сервоприводных машин фиксирующий механизм не требуется и толщина наплава может регулироваться вплоть до 0 мм. Некоторые европейские производители в неравной борьбе со сварным наплавом даже пытаются на практике выставлять толщину в 0 мм, что, впрочем, не решает проблему полностью и превращает ограничительные ножи в расходный материал. (Полностью “победить” сварной наплав и избавиться от необходимости зачищать шов после сварки позволяют машины линейки SL-FF, например, SL4-FF EVO, о которой чуть ниже.)
Рассмотрим сервоприводные машины, достойные особого внимания.
SL4-FS – высокоскоростная четырехголовочная сварочная машина, разработанная итальянской компанией-производителем оборудования для изготовления окон GRAF Synergy по запросу компании FIMTEC. Идея машины возникла в результате обратной связи с российскими производителями окон, у которых производительность цеха ограничивалась временем сварочного цикла.
Автоматическая четырехголовочная сварочная машина SL4-FS с ускоренным сварочным циклом
За счет использования сервоприводов эта машина обеспечивает прирост производительности до 50% по сравнению со скоростью традиционных 4-головочных сварок. При этом быстрее не означает хуже – по прочности углового соединения SL4-FS превосходит своих четырехголовочных предшественников.
Машина оснащена семью осями с ЧПУ-управлением, системой точной программной настройки для каждого артикула профиля, машину можно программировать по DXF-чертежу. Активная система контроля свариваемого контура на всех этапах рабочего цикла и по всем осям обеспечивает высокую точность сваривания заготовок.
Сварочная машина SL4-FS имеет систему параллельного позиционирования / подачи голов, автоматическую корректировку погрешности профильных заготовок по высоте до 0,7 мм и опционально автоматическую систему перестановки толщины сварного шва.
SL4-FF EVO – уникальная сварочная машина, которая позволяет полностью отказаться от цикла последующей зачистки. ПВХ-профиль сваривается без образования наплава в угловых соединениях. Контур рамы или створки, сваренный на этой машине, не требует зачистки и иной механической обработки после цикла сваривания. Технология сварки без зачистки запатентована под торговой маркой “V-Perfect” и защищена международным законодательством об авторских правах. Этой машине и технологии в ее основе мы посвятили отдельную статью.
SL4-FF EVO – сварочный автомат, работающий на технологии сварки без зачистки
У SL4-FF EVO есть шестиголовочный и восьмиголовочный аналог:
SL6-TFF EVO: одновременная сварка четырех углов рамы под 45° и вваривание импоста под 90°
SL8-TFF EVO: одновременная сварка четырех углов рамы под 45° и вваривание двух импостов под 90°
