Ручные сварочные экструдеры для сварки пластиков

Применение ручных сварочных экструдеров

Для экструзионной сварки пластиков обычно используют именно ручные экструдеры, которые производятся крупносерийно и стоят разумных денег. Стационарный сварочный экструдер - эксклюзив, себестоимость которого неоправданно высока из-за мелкосерийного производства. Поэтому даже для стационарной установки в составе производственной линии чаще используют ручной сварочный экструдер, разве что выбирают модель с долговечным асинхронным приводом.

Технические особенности ручных сварочных экструдеров

Устройство сварочного экструдера

Ручной сварочный экструдер в общем случае состоит из трех основных узлов: (1) привод шнека (в примитивном случае - электродрель); (2) экструзионная камера с системой забора присадочного материала (прутка или гранул) в начале и со сварочным башмаком на конце; (3) система нагрева газа или воздуха с соплом возле сварочного башмака. Это принципиальная основа. А дальше начинаются усовершенствования и модификации, которым нет предела.

Привод шнека ручных сварочных экструдеров

Постоянный компромисс для инженера-конструктора ручных сварочных экструдеров - выбор золотой середины между мобильностью (масса, габариты) и ресурсом. Этот компромисс касается привода шнека. Использование низкооборотной электродрели в качестве привода - разумное решение для ручных сварочных экструдеров эконом-класса, поскольку дрели производятся миллионными тиражами и стоят недорого. Но моторесурс дрели - пара десятков часов, для бытовой дрели достаточно. У дорогой дрели - около сотни часов. За это время пару раз меняют графитовые щетки, затем коллектор ротора и/или шестерни редуктора изнашиваются на выброс.
Продвинутые производители ручных сварочных экструдеров делают привод сами, используют дорогие электромоторы, дополнительно балансируют ротор и устанавливают маслонаполненный редуктор с упрочненными шестернями. Тщательная балансировка ротора повышает ресурс, но коллектор легкого высокооборотного мотора все равно умирает через 150-200 часов.
Теоретически, задачу увеличения ресурса можно решить тяжелым низкооборотным электродвигателем с большим моментом, но он увеличит габариты и массу сварочного экструдера. Такое радикальное решение вряд ли пригодно для ручного инструмента, поэтому ищут компромисс.
Вершиной эволюции привода ручных сварочных экструдеров является компактный асинхронный мотор, у которого на порядок выше ресурс и стабильные обороты. Расплата за долговечность и стабильность - довольно громоздкий частотный регулятор для управления оборотами мотора (производительностью экструдера), в поле таскать его неудобно.

Система подачи и нагрева воздуха

А вот асинхронный мотор термофена - святое дело! Регулировка оборотов здесь не требуется, дополнительного "железа" нет. Зато большой ресурс здесь супер-важен. Ведь в отличие от привода шнека, мотор термофена работает часами, даже когда включенный сварочный экструдер стоит на подставке в режиме ожидания. Для термофена асинхронный мотор без сомнения предпочтительнее коллекторного, но стоит дороже.
Радикальное решение для ресурса термофена - подача сжатого воздуха от цеховой сети. Одна и та же модель ручного сварочного экструдера может быть оборудована как комплектным термофеном (с мотором и крыльчаткой), так и облегченным нагревателем сжатого воздуха от внешнего источника. Экструдеры с легким нагревателем предпочтительнее в цеху при наличии сети очищенного сжатого воздуха или баллона CO₂.

Присадочный материал для ручных сварочных экструдеров

Присадочный материал обычно подается в ручной сварочный экструдер в форме прутка Ø3-5 мм. Это позволяет вести сварку в любом положении ручного экструдера, хоть на потолке. У прутка два недостатка: (1) сырье уже прошло через термическую формовку и претерпело частичную деградацию; (2) в то время как пруток из полиэтилена (ПНД) и полипропилена (ПП) более-менее доступен, пруток из ПВХ или ПВДФ найти сложно, а из других пластиков - только изготовление под заказ. Проблема решается использованием гранул вместо прутка. Первичный гранулят имеет самую высокую прочность. А для экструзионной сварки "хитрых" пластиков можно дробить обрезки листов на небольшой дробилке. Недостаток подачи гранул - в недопустимости больших наклонов ручного экструдера, стакан с гранулятом должен оставаться более-менее вертикальным.

Рабочее положение ручных сварочных экструдеров

Ручной сварочный экструдер конструктивно предназначен либо для сварки пластиковых листов, профилей или труб, либо для сварки геомембран на земле в положении стоя. Разница как правило сводится к длине и форме боковой рукоятки, а также к положению сопла предварительного нагрева. Изменение назначения "малой кровью" возможно не на всякой модели ручного экструдера.

Снижение стоимости ручных сварочных экструдеров

Для снижения стоимости используют упрощение конструкции и технологий.
Возможные упрощения конструкции ручного сварочного экструдера чаще всего касаются системы нагрева экструзионной камеры. Бюджетное решение - нагрев камеры тем же горячим воздухом, который затем поступает в сопло предварительного прогрева. Отпадает надобность в нагревателе экструзионной камеры и контроллере температуры. Температура в экструзионной камере примерно на 50°C ниже температуры горячего воздуха и не может регулироваться отдельно. На ручных сварочных экструдерах для ПП, ПНД и ПВДФ такая схема вполне работоспособна и широко используется. Для экструзионной сварки ПВХ требуется отдельный нагрев камеры с прецизионным регулятором.
Менее популярное упрощение - экструзионная камера плунжерного типа, как у 3D-ручек. Шнека здесь нет. Сварочный пруток рифлеными роликами подается в нагреваемую трубку, холодная часть прутка служит поршнем для расплава. Недостаток - в отсутствии принудительного перемешивания, однородный экструдат можно получить только из прутка малого диаметра. Другой недостаток - малые допуски на диаметр прутка.
К сожалению, стремление снизить стоимость любой ценой привело к появлению на рынке "сварочных экструдеров", которые являются одним сплошным упрощением, от материала и конструкции шнековой камеры до качества применяемой дрели и термофена. Работоспособность таких изделий под вопросом.