Ученые усовершенствовали технологию сварки конструкций из термопластичных полимеров

Решение позволит расширить сферу применения деталей из термопластичных полимеров в строительстве инфраструктурных объектов

Сейчас опоры ЛЭП, ветряков, надземных переходов и другие подобные объекты строят из бетона и металла, который подвержен коррозии, или из термореактивных полимеров, которые невозможно переработать, а соединять детали при их сборке или ремонте можно только болтами, заклёпками или клеем. Это утяжеляет конструкцию, вызывает концентрацию напряжения в местах соединения и повышает уязвимость сочленений к перепадам температур и воздействию влаги. Всего этого можно избежать, если использовать термопластичные полимеры: учёные из Сколтеха ранее представили метод изготовления высокопрочных термопластов, а в своём новом исследовании оптимизировали параметры сварки деталей из них.

Александр Сафонов, руководитель исследования, доцент Центра технологий материалов Сколтеха:
Параметров всего четыре. Мы обдуваем место сварки воздушным термопистолетом — можно варьировать температуру воздуха и время воздействия. Затем две детали прижимаются друг к другу нагретыми участками — можно варьировать силу и длительность сжатия. Логика простая: чем сильнее мы плавим и сжимаем детали, тем лучше они спаиваются, но при чрезмерном воздействии профиль теряет форму. Нам удалось выяснить соотношение четырёх параметров, которое задаёт оптимальный режим сварки.

В экспериментах сжатие достигалось лабораторным прессом. В полевых условиях вместо него могут служить гидравлические устройства наподобие домкрата. Сам термопистолет невелик и вполне подходит для использования выездной бригадой. Как показали эксперименты, с точки зрения прочности полученных соединений сварка горячим воздухом вполне может выступать в качестве альтернативы ультразвуковой и контактной сварке и не слишком уступает индукционной. Причём эти три промышленных метода требуют более сложного, дорогостоящего, громоздкого и энергозатратного оборудования.

Наличие простого метода сварки деталей из термопластичных полимеров позволит расширить сферу применения последних в строительстве инфраструктурных объектов, особенно в труднодоступных районах. Там экономический эффект от увеличения срока службы конструкции и упрощения её обслуживания будет наиболее заметен.

Исследование опубликовано в издании Journal of Materials Research and Technology и поддержано грантом Российского научного фонда.

Ранее портал ПОЛИ&ПРО сообщал, что ранее специалисты Сколтеха разработали новый вид креплений из полимерных композитов для применения в мостах, охладительных башнях ТЭС, водоочистных сооружениях.

Skoltech.ru.