Робота будівельним феном, технологія зварювання лінолеуму, плівок, листів, профілів, труб своїми руками

1. Визначення і призначення зварювання феном

Класичне назву методу зварювання феном - зварювання нагрітим газом. Нагрітим газом найчастіше є повітря. У зв'язку з цим більш поширене найменування зварювання за допомогою фена - зварювання гарячим повітрям.

Сварка нагрітим газом застосовується до виробів з будь-яких термопластів 1-й і 2-ї групи, тобто до матеріалів, які при нагріванні здатні перейти в в'язко-текучий стан, а після подальшого охолодження - в істотній мірі зберегти свої первинні властивості. Якщо матеріал схильний до швидкого окислення при нагріванні, як нагрітого газу рекомендується застосовувати азот.

Як і при будь-якому іншому способі зварювання пластмас, при зварюванні феном потрібно нагрів зварювальних поверхонь (і, можливо, присадочного матеріалу) і створення зварювального тиску.

Нагрівання в даному випадку здійснюється гарячим газом, який має низьку теплопровідність. Для забезпечення прийнятно швидкого нагріву матеріалу температуру газу (повітря) підбирають значно вище температури пластификации відповідного термопласта. Оптимальна температура нагрітого газу залежить від форми і розмірів виробів, що зварюються (наприклад, від товщини плівки), від часу нагріву (від форми потоку газу і швидкості просування фена) і ін. Для прикладу, рекомендована температура зварювання ПВХ тканини близько 500 ° C (див. 4.2), що як мінімум на 300 ° C вище температури початку термодеструкції ПВХ. А що якщо ПВХ тканина не гладка, а рифлена? Таким чином, ризик часткової термодеструкции матеріалу при зварюванні феном вище, ніж при інших технологіях зварювання.

Спосіб створення зварювального тиску при зварюванні феном залежить від форми виробів, що зварюються і застосовуваного сопла. Фактично, зварювання гарячим повітрям - це 4 різні технології:

• Т.зв. зварювання присадним прутком, окремим від пальники (визначення з DVS 2207-3). Сварка виконується феном з простим круглим соплом, яке не має контакту зі зварювальним прутком. Якщо зварювальний пруток (і, відповідно, зварюються вироби) з жорсткого матеріалу, то зварювальне тиск можна забезпечити натиском щодо холодної частини прутка в напрямку, перпендикулярному зварювальному шву (см.п.3.2). Такий метод застосовується для зварювання феном профілів, труб і листів з непластифікованого ПВХ, ізотактичного ПП, ПЕ високої щільності і т.п.
• Сварка присадним прутком, окремим від пальники, але стосовно до м'яких матеріалів. Це технологія зварювання лінолеуму. Забезпечити зварювальне тиск при цій технології можна тільки вдавлюючи нагріте зварювальний пруток в підготовлену канавку спеціальним профільним роликом (см.п.3.3).
• Т.зв. зварювання нагрітим газом стрічковим швом. У російській інтерпретації - пруткова зварювання соплом швидкої зварювання (см.п.3.4). Зварювальний пруток подається в спеціальний вхідний отвір сопла і встигає глибоко прогрітися усередині нього на шляху до зварюваних деталей. Зварювальне тиск створюється за рахунок притиску нагрітого зварювального дроту носиком сопла.
• Технологія зварювання геомембран (визначення з DVS 2225-1). Технологія застосовна як для зварювання гідроізоляційних мембран. так і для зварювання тканини або плівки. Листи мембрани, тканини або плівки укладають внахлест на жорстку основу, між шарами поміщають плоске сопло фена. Зварювальне тиск створюють, прікативая верхній шар до нижнього м'яким термостійким валиком (см.п.4.1).

Жодна з технологій пруткової зварювання не може забезпечити стабільне і точно нормоване зварювальне тиск. Слід додати високий ризик перегріву матеріалу при зварюванні феном, а також велику залежності результату від людського фактора. Якщо порівнювати зварене з'єднання двох розташованих встик труб або листів, виконане двома різними технологіями - зварюванням встик нагрітим інструментом і зварюванням нагрітим газом, то потрібно ще згадати, що фен забезпечує тільки локальний нагрів; а це значить, що передня частина шва завжди гаряче задньої, і це призводить до додаткових напруженням в готовому зварному з'єднанні.

У зв'язку з вищесказаним при стиковому розташуванні труб або листів міцність з'єднання, виконаного нагрітим газом з присадним прутком, оцінюється не більше ніж в 60% міцності вихідних виробів. З цієї причини зварювання труб феном допускається тільки якщо це не напірний трубопровід.

У разі зварювання поліетиленової плівки, ПВХ тканини і т.п. матеріалів внахлест міцність з'єднання можна регулювати збільшенням ширини шва. Однак тут інша небезпека: нагріванню і часткової термодеструкции піддаються не тільки безпосередньо зварюються поверхні, але і околошовной зони - вони і є «слабкою ланкою». Це «ланка» тим слабкіше, чим більше матеріал схильний до термодеструкції. Проте, зварювання нагрітим газом за допомогою будівельного фена залишається найпопулярнішою технологією зварювання ПВХ тканин і плівок при виготовленні або ремонті тентів, банерів тощо.

2. Обладнання для зварювання нагрітим газом

Найсуттєвіші вимоги нормативів:

• Плавне регулювання потужності нагріву;
• Рукоятка з матеріалу, стійкого до ударних і температурних навантажень;
• При установці зварювального сопла, яке створює серйозний опір повітрю, потік повітря повинен залишатися достатнім для технології зварювання нагрітим газом;
• У разі перегріву вище порогового значення (наприклад, при перекритті потоку повітря) система захисту повинна відключати нагрів;
• Нагрівання повинен включатися тільки якщо включена подача повітря. Нагрівання повинен відключатися без відключення подачі повітря.

Ці формальні вимоги проводять межу між зварювальними фенами і Термопістолет, які ще називають термовоздуходувки.

Сварка нагрітим газом застосовується для будівельних, технічних і промислових цілей. Крім зварювання, потужні зварювальні фени мають широке застосування: отжиг старої фарби, термоусадка, пайка і розпаювання та ін. Щоб підкреслити відмінність зварювального фена від термопистолета, термовоздуходувки або фена для волосся, зварювальний фен називають будівельним феном, технічним або промисловим феном. Це неофіційна термінологія, що не закріплена нормативними документами.

Оскільки будівельні і технічні фени розраховані на великі обсяги професійної роботи, крім перерахованих нормативних вимог, вони мають ще такі відмінності від Термопістолет і термовоздуходувок:

• Потужний мотор і велика ефективна крильчатка забезпечують великий потік і тиск повітря;
• Ротор добре збалансований, не викликає вібрації, не втомлює руку і продовжує ресурс графітових щіток;
• Нагрівальна спіраль розташована не на гачках, що відносяться до корпусу фена, а всередині змінного керамічного нагрівального елементу;
• Численні і різноманітні сопла, пропоновані до будівельних та технічними фенами, не підходять до стандартного посадкового діаметра Термопістолет. Це зроблено навмисно: термопістолет не може впоратися з опором зварювального сопла потоку повітря, потік впаде катастрофічно, і термопістолет за відсутності захистів від перегріву просто згорить.

Виробники пропонують будівельні, технічні і промислові фени у вигляді трьох груп обладнання:

2.1. Ручні будівельні і технічні фени

Схеми будівельного фена

При будь-якій схемі будівельні фени, як правило, розраховані на нагрівання повітря до температури в межах 700 ° C. На цей пороговий рівень налаштоване пристрій захисту, що відключає нагрів.

Основні технічні характеристики вбудованого нагнітача повітря - максимальне створюваний тиск і максимальний потік. А фактичний потік повітря залежить від сукупного опору потоку, перш за все в нагрівачі і в установленому соплі. Виробник розраховує таким чином, що якщо ніяке сопло на фен не встановлено, потік буде максимальним, тоді навіть при налаштуванні потужності нагріву на максимум порогова температура повітря ніколи не буде досягнута. А якщо встановлено найменше для цього фена сопло, потік знизиться, і при максимальній потужності нагріву порогова температура досягається легко. Тут вже потрібно крутити ручку настройки нагріву, щоб досягти необхідної температури повітря.

Існують фени зі зворотним зв'язком по температурі і з автоматичним регулятором температури повітря, а не потужності нагріву. Однак слід розуміти, що такий регулятор здатний підтримувати стабільної тільки температуру повітря в місці установки датчика. А чи не температуру повітря на виході з сопла, яка сильно залежить від встановленого сопла.

Так чи інакше, перше, що потрібно точно зрозуміти перед покупкою - для чого потрібен будівельний фен. Залежно від цільового застосування будівельного фена радикально відрізняються його основні параметри - максимальна потужність нагріву (тобто потужність нагрівального елементу), потік повітря (опір потоку в нагрівачі) і посадковий діаметр для сопел.

3000 Вт, Ø32 мм

3000-3500 Вт, Ø50 мм

• Невеликий потік і потужність нагріву (близько 1,5 кВт) - для пруткової зварювання (зварювання ПВХ профілю, зварювання труб або листів, зварювання лінолеуму). Технологія зварювання тенту або банера внахлест - дуже обмежено, невеликим плоским соплом, для ремонту тенту своїми руками. Змінні сопла для таких технологій зварювання мають посадку Ø32 мм.
• Посадка для сопел Ø32 мм, але потік більше і, відповідно, потужність нагріву вище (в районі 3 кВт) - ідеально для технології зварювання ПВХ тканини або поліетиленової плівки своїми руками. Застереження «своїми руками» означає, що для професійного зварювання тентів або банерів краще все-таки використовувати автоматизовані апарати зварювання нагрітим газом.
• Найбільший потік повітря, широкий вихід з нагрівача з посадкою Ø50 мм для сопел, висока потужність нагріву - це взагалі, як правило, не для зварювання. Широкий пучок гарячого повітря використовують для швидкого і рівномірного прогріву великих поверхонь: для зняття напружень після пруткової зварювання, для відпалу фарби і т.п. Проте, широкі плоскі сопла для зварювання ПВХ плівки і тканини внахлест для таких фенів теж передбачені.

Специфічне застосування будівельного фена може формувати переваги до конструкції нагнітача повітря. На прикладі фенів FORSTHOFF:

• Серія SOFT - колекторний двигун, порівняно невелика крильчатка. Потік повітря оптимальний для більшості робіт, що виконуються будівельним феном.
• Серія TUBE - колекторний двигун, збільшена крильчатка. Збільшений потік повітря для специфічного застосування будівельного фена.
• Серія VENTO - асинхронний двигун, збільшена крильчатка. Потік повітря - якийсь середній між оптимальним і збільшеним. Головна перевага в довговічному асинхронному двигуні, використовується для величезних обсягів роботи з промисловим феном.

Колекторний двигун за визначенням має менший ресурс, ніж асинхронний, оскільки графітові щітки постійно труться об контактний колектор, стираються самі і зношують колектор. За рахунок високоточної збірки колектора і ретельної балансування ротора виробникам вдається довести ресурс щіток до більш ніж півтори тисячі годин роботи, а ресурс колектора (а значить, ротора цілком) - до 2-3 комплектів щіток.

У асинхронного мотора інша проблема - його питома потужність на одиницю об'єму і маси мотора трохи менше, ніж у колекторного. Тобто при однаковій потужності асинхронний мотор зазвичай трохи крупніше. Для ручного обладнання це серйозний недолік. Для усунення цього недоліку виробники використовують поліпшену (і дорожчу) схему розташування обмоток, знижує розсіювання магнітного потоку.

Якщо за допомогою будівельного фена передбачається виконувати Пруткова зварювання, тобто потужність нагрівача 1,5 кВт оптимальна, то споживач може вибирати між двома схемами побудови будівельного фена - нагрівач з вбудованим піддувом або легкий компактний нагрівач з зовнішньої подачею повітря через шланг.

Вбудований нагнітач повітря

Зовнішня подача повітря

Апарат з вбудованим нагнітачем є цілком закінчену функціональну одиницю і зручний для роботи в польових умовах.

Апарат без нагнітача повітря розрахований на подачу газу від зовнішнього джерела - балона зі стисненим азотом або ін. Газом, мобільного нагнітача повітря, переносного компресора або заводський мережі стисненого повітря.
переваги:

• Незамінність для зварювання азотом або ін. Газом;
• Можливість ретельної фільтрації і осушення газу перед нагріванням;
• Мала вага і габарити;
• Повна відсутність вібрації.

• Якщо робота будівельним феном зачіпає велику площу (наприклад, зварювання лінолеуму), тягати за собою шланг з нагнітачем може виявитися незручно;
• Мінімальний працездатний комплект (апарат без нагнітача плюс мобільний нагнітач повітря) обходиться помітно дорожче, ніж апарат з вбудованим нагнітачем.

2.2. Автоматизовані апарати для зварювання нагрітим газом

Автоматизовані апарати реалізують ту ж технологію зварювання лінолеуму, ПВХ тканини або поліетиленової плівки, що і ручні будівельні фени. Але дозволяють вичавити з технології весь її потенціал за рахунок того, що витримують на постійному рівні не тільки температуру повітря, але і зварювальне тиск і швидкість руху (тобто час нагрівання кожної точки матеріалу).

До недоліків автоматизованого обладнання для зварювання нагрітим газом можна віднести:

• незручність або неможливість виконання дрібних нестандартних робіт, наприклад, ремонт тентів шляхом приварки латок;
• вузьку спеціалізацію апаратів; спеціалізацію можна розширити змінним навісним обладнанням, але ж з іншим обвісом - це по суті інший автоматизований апарат.

2.3. Стаціонарні промислові нагрівачі газу

Промислові нагрівачі газу призначені для використання в технологічних лініях. У зв'язку з цим схема промислових нагрівачів газу найчастіше гранично проста - нагрівальний елемент з кріпленням. Нагнетатель повітря не передбачений, передбачається подача газу або повітря від зовнішнього джерела. Навіть шнур живлення обладнані не виделкою, а контактами для стаціонарної комутації.