Вязка арматуры или сварка что лучше: Почему арматуру вяжут, а не сваривают при армировании фундаментов и других конструкций из железобетона
Почему нельзя сваривать арматуру для фундамента?
Дата: 13 января 2019
Просмотров: 35077
Содержание
- Усиление фундамента – для чего оно нужно?
- Способы соединения армирующих элементов
- Технология вязки арматуры
- Организация работ
- Технология сварки арматуры
- Какой метод соединения предпочесть?
- Подведем итоги
Начиная строительство дома, мы надеемся, что он будет надежной защитой семейного очага. Для того чтобы ожидания оправдались, нужно приложить усилия в работе, грамотно подойти к решению множества вопросов, один из которых – можно ли сваривать арматуру для фундамента.
До сих пор не существует единого мнения, что лучше – варить или вязать каркас для фундамента. Если для зданий большой этажности, фундамент которых несет огромные нагрузки, сварная арматура – единственно верное решение, то при возведении одноэтажных построек мнения специалистов расходятся. Разберемся, какие достоинства и недостатки присущи сварке и вязке.
Усиление фундамента – для чего оно нужно?
Грамотно спроектированный и качественно выполненный фундамент – гарантия долговечности сооружения. Крепкое, не поддающееся разрушениям основание, предотвратит усадку, которая вызывает трещины и последующее разрушение конструкции. Поэтому усиление фундамента – вопрос серьезный, не допускающий поверхностного отношения. Повышение прочности фундамента достигается путем армирования конструкции металлической сеткой или прутьями определенного диаметра.
Арматуру для фундамента варить или вязать – это главный вопрос, о котором задумываются многие люди
Для малоэтажных построек чаще всего обустраивают ленточный фундамент. Можно сэкономить денежные средства и произвести заливку фундамента обычным бетонным составом без дополнительного усиления. Вероятнее всего, через некоторое время в фундаменте появятся трещины, деформации. Для предотвращения нежелательных последствий проведите работы по армированию стальным каркасом, который:
- Повысит прочность.
- Равномерно распределит нагрузки.
- Компенсирует реакции грунта при замерзании.
- Увеличит срок службы конструкции.
Арматура в бетоне предохранит фундамент от растрескивания и разрушения.
Способы соединения армирующих элементов
Существуют различные методы увеличения прочностных характеристик фундамента. Частные застройщики используют любой подручный материал (отходы металла, битое стекло и пр.). Для дачных домиков это приемлемый вариант. Но для возведения надежного дома, даже одноэтажного, воспользуйтесь проверенными технологиями усиления металлической сеткой или прутками. Если ваш выбор остановился на сетке, то требуется только правильно раскроить ее и установить должным образом в подготовленные траншеи. Использование металлических элементов подразумевает создание из них единой конструкции, так называемого каркаса.
Вязать арматуру стоит в тех случаях, когда необходимо получить хороший фундамент на сложном грунте
Добиться этого можно двумя способами:
- связать, используя для соединения гибкую проволоку;
- применить сварку, фиксирующую элементы конструкции.
Оба варианта имеют сильные и слабые стороны. Проведем сравнительный анализ каждого из них.
Технология вязки арматуры
Есть несколько способов вязки арматуры для фундамента специальной проволокой. Проводится эта работа непосредственно на объекте. Можно воспользоваться услугами специализированных мастерских, где работу выполнят качественно и в оговоренные сроки. Есть небольшой минус такой услуги. Вам придется найти транспорт для перевозки крупногабаритной конструкции. В условиях малых населенных пунктов это сложно и дорого. Поэтому советуем самостоятельно освоить процесс вязки элементов каркаса:
- Определитесь с количеством точек соединения.
- Отрежьте соответствующее количество кусочков стальной проволоки длиной 20 см. Диаметр соответствует 1,2-1,4 мм.
- Сложите отрезанный кусочек пополам.
- Подведите полученную петлю к месту соединения элементов.
- Воспользуйтесь вязальным крючком. Его можно изготовить самостоятельно либо приобрести в магазине.
Введите рабочую часть в петлю.
- Захватите свободные концы и протяните их через отверстие. Место соединения стержней должно охватываться проволокой.
- Затяните с максимальным усилием и, провернув крючок несколько раз, обеспечьте плотное соединение деталей конструкции каркаса.
Вязка арматуры осуществляется с помощью специальной проволоки, которая соединяет прутки по углам конструкции
Вязка при помощи вязального крючка относится к самым дешевым, но трудоемким методам соединения арматурных элементов. Здесь не используется дорогостоящий строительный инструмент, работы проводятся силами одного или двух рабочих. Желая ускорить и облегчить работу, можно приобрести:
- автоматический пистолет для вязки. С его помощью скорость соединения значительно возрастет, но обращение с ним требует определенных навыков;
- вращательный электроинструмент, типа дрели или шуруповерта со специальной насадкой, приобрести которую можно в специализированных магазинах.
К достоинствам автоматизированных приспособлений относится повышение производительности, возможность соединения элементов конструкции в труднодоступных местах каркаса, значительное снижение физических затрат.
Организация работ
Приступая к работам по созданию армированного каркаса методом вязки, заблаговременно приобретите необходимые инструменты и материалы. Придерживаясь несложных рекомендаций, вы быстро освоите технику соединения и сможете качественно выполнить поставленные задачи:
Технология сварки арматуры
Хотя сварка арматуры для фундамента более трудоемка, чем вязка, полностью отказаться от нее невозможно. На больших стройках при возведении многоэтажных домов нельзя обойтись без сварки. Фундаменты таких сооружений несут увеличенные нагрузки, поэтому и требования по прочности предъявляются соответствующие. Чтобы арматуру для фундамента варить, используют специальные марки изделий – А400С или А500С. Диаметр прутков находится в пределах 3-5 сантиметров. Для работ применяется контактная точечная сварка. Учитывая тот факт, что при перегреве металла происходят изменения структуры, вызывающие ослабление прочностных характеристик, желательно, чтобы сварка арматуры для фундамента проходила на специализированных предприятиях либо проводилась на стройплощадках квалифицированными сварщиками.
При сварке у арматуры снижается прочность и нарушается внутренняя структура
Изготовление сварных каркасов в промышленных условиях проводится в несколько этапов:
- отделом технического контроля проводится проверка качества материалов, которые планируется использовать при изготовлении каркаса. Отбраковывается материал, не соответствующий требованиям стандартов и техническим условиям;
- круглый прокат из стали Ст.0 или Ст.3, предварительно очищенный от ржавчины, грязи, подвергают правке, разметке, резке на заданную величину. Проводится зачистка элементов абразивным инструментом;
- заготовки соединяются в плоскую конструкцию.
Точечная сварка арматуры производится при диаметре заготовки до 26 миллиметров. При работе с арматурой увеличенного диаметра происходят деформации конструкции от сильного нагрева при сварке. Чтобы избежать искривлений, элементы слегка прихватывают;
- с помощью специальных кондукторов, плоские элементы устанавливаются вертикально друг над другом на расчетном расстоянии. Кондукторы изготавливают с высокой степенью точности – отклонения от заданных параметров не превышают трех миллиметров;
- производится предварительная связка элементов;
- проверяется соответствие пространственной конструкции техническому проекту, корректируется вся сборка в целом, определяется необходимая длина сварочных швов. Во избежание деформаций элементов от перегрева четко определяется последовательность сварки соединений;
- окончательно сваривают пространственную конструкцию.
Чаще всего этот метод используется в тех местах, где грунт имеет устойчивое положение, то есть он оседает не слишком сильно
При сварке непосредственно на строительной площадке порядок операций аналогичен.
Единственное отличие – неудобство использования дуговой сварки. Поэтому, собирая каркасный модуль на объекте, применяется точечная сварка арматуры. Она мобильна, а в комплекте со специальными клещами можно выполнять работы даже в подвешенном состоянии, с поворотом на любой угол.
Какой метод соединения предпочесть?
Прежде, чем окончательно определиться – вязать или варить арматурный каркас, взвесьте все «за» и «против». Каждый метод соединения имеет положительные и отрицательные моменты. Выбрать оптимальное решение помогут рекомендации специалистов. При возведении многоэтажных зданий с увеличенной нагрузкой на основание – однозначно выбирается сварка. Диаметр стального прутка выбирается не менее 30 миллиметров. Почему арматуру увеличенного сечения следует предпочесть? Ответ: чтобы максимально сократить риск пережога, который приведет к ослаблению прочности соединения.
К недостаткам метода сварки, который ограничивает сферу применения, относится возникновение внутренних напряжений, повышающих вероятность образования трещин при заливке. Проблематично использование в сейсмически неустойчивых районах и на сложных грунтах, где процесс усадки происходит долгое время и может вызвать разрушение.
Но нельзя забывать о достоинствах сварки:Быстрота проведения работ, позволяющая значительно сократить сроки строительства.
- Увеличенная жесткость готового модуля.
- Получение прочного основания, способного выдерживать большие нагрузки.
При частных постройках лучше воспользоваться способом вязки, который:
- отличается простотой и доступностью, даже для начинающих строительную карьеру;
- снимает потребность в поиске сварочного аппарата и сварщика высокого разряда, способного выполнить работы без дефектов;
- не образует в местах соединений дополнительных напряжений;
- позволяет использовать для усиления более дешевую арматуру уменьшенного сечения.
К недостаткам можно отнести небольшую жесткость, что не особо актуально при возведении малоэтажных построек.
Подведем итоги
Не всегда просто сделать правильный выбор – вязать или варить арматурный каркас. Один вариант кажется более дешевым и простым, другой дороже, но прочнее. На чем остановиться? Советуем не спеша изучить рекомендации проверенных источников, посоветоваться со знающими людьми. Ведь самое главное – это не количество проблем и потраченных денег, а результат – надежный дом, создающий уют и оберегающий вашу семью от невзгод.
Филонцев Виктор Николаевич
На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках — 12 лет, из них 8 лет — за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.
Почему нельзя варить арматуру?
Строительство жилых и производственных помещений предполагает соблюдение ряда технологий, так как от этого зависит надежность и прочность здания. Для укрепления фундамента обязательно используется стальная арматура. И это не просто прихоть. Она делает конструкцию устойчивой к деформации, укрепляет каркас. Вот только ее устойчивость зависит от типа крепления элементов. Существует 2 типа соединения прутьев – сварка и вязка.
Многие эксперты уверены, что единственным и правильным вариантом является вязка, а сварка категорически запрещена. Как в действительности обстоит с этим дело и правда ли, что сварка – гибель для арматуры?
При армировании любых конструкций производится оценка прочности будущего каркаса. Иногда при небольшой площади не нецелесообразно обеспечивать надежное крепление. В таких ситуациях вполне уместно варить арматуру.
Также подходит этот способ для укрепления здания высотой до 4-х этажей, если диаметр прута достигает 3-5 см. Использование большого количества легирующих элементов тоже допускает применение дуговой сварки.
Качество швов после сварочных работ должно быть на высоком уровне. Готовая конструкция, выполненная грамотно, обладает повышенной прочностью, устойчивостью к ударам, она лишена дефектов и не допускает деформации фундамента.
Почему нельзя варить арматуру?
На это также есть ряд причин.
Главный недостаток такого метода соединения конструкции – большой риск прожигания металла, возникновение проблем с соединением элементов с маленьким сечением. Также для сварки арматуры требуется наличие источника питания и специальное оборудование, а это создает дополнительные трудности и значительно увеличивает стоимость работ с ней.
Почему сварку заменяют вязкой?
На месте стыка при сварке возникает сгорание металла, что негативно сказывается на его свойствах. Детали ослабевают и со временем могут подвергаться коррозии. Поэтому сварка не подходит в следующих случаях:
- Использование материала не предназначенного для сварки.
Например, низколегированная сталь.
- Неустойчивый, непрочный грунт. Усадка фундамента в неустойчивых районах приводит к его разрушению и образованию трещин.
- Строение высотой не более, чем в 3 этажа. Для бревенчатого сруба, легких стальных конструкций, каркасных домов используется именно метод вязки арматуры.
- Предотвращение дополнительного напряжения в месте стыка.
Для соединения стержней небольших диаметров в каркасе используется стальная проволока. Безусловно, вязка арматуры – кропотливый и трудоемкий труд, занимает времени он гораздо больше, чем сварка. Каждое крепление требует использования отрезка проволоки длиной в 25 см, а сечение зависит от диаметра стержня.
Для связки арматуры достаточно использовать крючок, дрель с соответствующими насадками, вязальный пистолет, пассатижи – инструменты, которые есть у каждого хозяина в доме. Это является огромным преимуществом, ведь для сварки потребуется выложить немалую сумму. Что касается временных затрат, то вязка,
инструменты, материалы, способы и схемы вязания
Содержание статьи
Залогом надежности и долговечности любого здания является фундамент. Даже самые крепкие стены без нормального фундамента будут постепенно разрушаться, а чтобы он был прочным, обычно используют армирование. Но его также нужно правильно соединить, чтобы в итоге получилась прочная конструкция, способная выдержать вес всего здания. Именно поэтому процесс вязания арматуры требует особого внимания и тщательного подхода.
Для создания прочного основания под фундамент можно сваривать отдельные металлические стержни. Но сейчас к этому способу прибегают гораздо реже, чем к вязанию по ряду причин.
На первых порах , при самостоятельном строительстве процесс сварки, как правило, невозможен, ведь мало кто знает в совершенстве все тонкости и нюансы этого дела, поэтому гораздо проще перейти к вязанию. Более того, получается еще и намного быстрее.
Во-вторых , в местах сварки постепенно могут начать развиваться окислительные процессы, а значит, сварной шов станет не таким прочным, а фундамент потеряет часть своей надежности. При вязке арматуры значительно снижается риск коррозии, что становится еще одним преимуществом этого метода.
В-третьих , при сварке, особенно нештатной, нарушается структура металла, что не очень хорошо сказывается на конечном качестве работы. Если арматура вяжется правильно, то фундамент, перемычки и другие железобетонные конструкции будут надежными и долговечными. Но упор здесь нужно делать именно на правильность работы.
Материалы для вязания арматуры
Для вязания арматуры необходимо сначала купить все необходимое. Прежде всего, это само арматура : используются стальные стержни определенного диаметра и длины. Надежность и прочность готового фундамента напрямую зависит от толщины арматуры, а диаметр стержня не должен быть менее 6 мм. По длине в основном все удилища стандартны – от 6 метров. Арматуру лучше приобретать с доставкой: это удобно и позволит сэкономить силы и время, затрачиваемые на возведение фундамента. Также обратите внимание на поверхность арматуры, ведь есть гладкие изделия, а есть стержни с насечками, гребнями, гофром. Последние отличаются лучшим сцеплением с бетоном, поэтому в итоге получается более прочная конструкция.
Металлические стержни соединяются либо проволокой, либо пластмассовыми хомутами. И именно качество этих соединительных элементов напрямую влияет на целостность и прочность.
Проволока для вязания арматуры выбирается круглого сечения и диаметром 1,2-1,4 мм: если взять потоньше, то она не справится с нагрузкой, а если потолще, то будет сложно согнуть. Для этой цели отлично подходит отожженная стальная проволока, которая обычно продается в бухтах. Он легко гнется, быстро принимает нужную форму, но при этом отличается высокой прочностью и долговечностью. Необожженную проволоку для этих целей лучше не использовать, с ней гораздо сложнее работать: ее трудно согнуть, она часто ломается, но при необходимости ее можно превратить в обожженную проволоку. Итак, просто подержите его над открытым огнем, а затем оставьте остывать на воздухе на полчаса.
Для вязания понадобится отрезков проволоки длиной 25-30 см: каждый раз отрезать или откусывать нужный отрезок не очень удобно, поэтому опытные специалисты рекомендуют складывать проволоку несколько раз, соблюдая необходимую для работы длину, а потом просто болгаркой вырезаем точки сгиба. Таким образом, через несколько минут все элементы будут готовы, и вам не придется отвлекаться на постоянную резку.
Сейчас все популярнее пластиковые хомуты Однако многие строители остаются консервативными и не доверяют этому способу крепления. Тем не менее, использование хомутов обеспечивает надежную фиксацию арматуры, но также связано со многими тонкостями. Так, «голый» каркас не выдерживает динамических нагрузок, и при неправильном наступлении на верхние элементы всей конструкции при сборке или неправильном заливании ее бетоном некоторые крепления могут не выдержать и треснуть. С особой осторожностью нужно будет использовать вибрационное оборудование при уплотнении бетона. Очевидным преимуществом пластиковых хомутов является максимально простой процесс их использования, ведь достаточно просто правильно затянуть хомут в месте соединения двух стержней, а сделать это можно легко и быстро.
Инструменты для вязания арматуры
Конечно, проволоку можно вязать руками, но процесс будет проще, быстрее и эффективнее, если использовать для этого специальные инструменты. Итак, можно использовать крючок : в хозяйственных магазинах их предостаточно, и купить не проблема. Можно найти как самые обычные модели, так и винтовые и полуавтоматические крючки: хотя они и облегчают работу, но все же требуют приложения физической силы, пусть даже не для вращения крючка, а для подергивания инструмента. Многие профессионалы говорят, что магазинные крючки не всегда удобны, они короткие и быстро ржавеют, поэтому советуют изготовить такой инструмент самостоятельно: в итоге можно сэкономить и сделать процесс вязания в будущем более удобным. Для этого может понадобиться кусок гофрированной арматуры, а в ручку можно вмонтировать подшипник, чтобы было удобнее работать. Для этих целей подойдет гвоздь, который можно использовать как насадку для шуруповерта.
Альтернатива крючкам и всем самоделкам — Пистолет для вязания арматуры . Это устройство, которое значительно упрощает и автоматизирует весь процесс и станет просто незаменимым, когда речь идет о масштабном строительстве. Устройство само скручивает проволоку с необходимой силой и в определенной степени за рекордно короткое время — 0,8 с. Кроме того, весят такие устройства немного, поэтому вторая рука может быть свободна, она может держать крепление. В зависимости от диаметра арматуры подбирается конкретная модель пушки, а современный ассортимент позволяет подобрать оборудование под любой диаметр стальных стержней. Из-за высокой стоимости данного агрегата покупать его имеет смысл только крупным строительным компаниям.
В домашних условиях можно создать альтернативу пистолету для вязания арматуры и переделать под это обычную отвертку: дрель не подходит из-за большей скорости вращения. В держатель инструмента вставляется своего рода вязальный крючок, который можно сделать самостоятельно из проволоки сечением 4 мм, толстого обрубленного гвоздя, штучного электрода и т.д. Своими руками ничего делать не надо руки — просто нажмите кнопку и крепко держите инструмент.
Пистолетом вязать арматуру в 5-7 раз быстрее, чем крючком, но и у этого способа есть свои недостатки. Он очень плохо подходит для труднодоступных мест, потребляет больше провода и нуждается в регулярной подзарядке аккумулятора или подключении к электрической сети.
Способы и схемы вязки арматуры
В первую очередь необходимо подготовить все материалы для монтажа, перенести их на место установки, при необходимости выровнять арматуру и под нее подложить пластмассовые хомуты, которые помещаются между арматурой и опалубки и необходимы для того, чтобы отдельные части арматуры не торчали из-под бетона. Теперь можно производить букет. Армирование можно вязать несколькими способами, в зависимости от используемых инструментов и материалов.
Итак, если для вязания пластиковых хомутов используется самозатяжка, то здесь вопросов возникнуть не может в принципе, а главное хорошо их затягивать. Еще проще обстоит дело с пушкой, с которой он все делает буквально за одно мгновение. Наиболее сложным и трудоемким является процесс вязания арматуры проволокой и крючком: используется несколько основных способов и приемов.
На сегодняшний день существует множество вариантов вязания арматуры, которые отличаются тем, где изгибается проволока. В принципе, по надежности и прочности все варианты практически одинаковы, и каждый может выбрать наиболее удобную для себя технику.
Способ №1
Самый простой и распространенный вариант, который включает в себя такую последовательность действий:
- сложите проволоку вдвое;
- проводим проволоку для армирования, в месте соединения двух стержней;
- проденьте крючок в петлю проволоки;
- пальцами подтягиваем свободный конец проволоки к крючку и накладываем на него, слегка сгибая;
- начинаем вращательные движения крючком, скручивая оба конца проволоки;
- через 3-5 витков, когда соединение надежно закрепится, можно достать крючок из петли.
Способ №2
Процесс имеет много общего с предыдущим, но все же немного отличается:
- складываем провод пополам и кладем под арматуру, в нужной точке соединения ;
- зацепить петлю;
- второй конец загибаем через крючок так, чтобы в итоге образовалась О-образная петля;
- полученную петлю закручиваем до достижения надежной закрутки, после чего вытаскиваем крючок.
Способ №3
По мнению многих специалистов именно этот способ самый удобный, так как освобождает одну руку:
- проволоку заводим под арматуру;
- вставьте крючок в петлю и подденьте им второй конец проволоки;
- согните проволоку вниз;
- натяните крючок на себя, покрутите несколько раз и готово.
Способ №4
- снова складываем проволоку пополам и заводим под арматуру;
- аккуратно прижимаем к стержню, а концы загибаем на себя;
- вставьте крючок, сделайте несколько оборотов и достаньте крючок.
Этот способ позволяет получить более надежную скрутку. Самые опытные мастера советуют согнуть проволоку перед скруткой, чтобы не делать много оборотов, ведь надежность не повысится, но есть вероятность, что проволока просто порвется. Оптимальное количество оборотов 3-5.
Как видите, все способы очень похожи, и отличаются только нюансами. Если вам необходимо связать арматуру своими руками, то после нескольких попыток вы сможете привыкнуть и подобрать для себя оптимальный вариант. Некоторые мастера говорят, что процесс ручного вязания упрощается, если использовать винтовые крючки, но это вопрос техники и привычки.
В заключение
Вязание арматуры — хоть и не самая простая задача, но, в принципе, вполне посильная даже самому неопытному мастеру. Вам остается только запастись необходимыми инструментами, выбрать подходящий способ вязания и приступать к действиям. Конечно, с помощью пластиковых хомутов проще и дешевле всего, а специальный вязальный пистолет еще быстрее, но это будет стоить немало, поэтому многие до сих пор используют специальный крючок: работать с ним несложно, но при некоторой сноровке прочные соединения получаются.
Теги:Строительная фурнитура
Слабое звено в армированных нейлонах
Этот автомобильный впускной коллектор, состоящий из двух частей, изготовленный методом литья под давлением из нейлона 6, имеет две половинки, сваренные вместе вибрационной сваркой. |
Волокна на линии вязания, ориентированные под углом 90° к приложенным нагрузкам, не добавляют прочности. На самом деле, трикотажные линии обладают прочностью ненаполненной смолы. |
Программное обеспечение Moldflow от Moldflow Corp., Вейланд, Массачусетс, моделирует течение жидкого пластика в форму для литья под давлением. |
Линии переплетения образуются при встрече двух противоположных потоков. Линии плавления образуются на границе двух параллельных потоков. |
Нейлоновые термопласты используются в самых разных областях применения, от автомобильных воздухозаборных коллекторов и бамперов до бытовой техники и электроинструментов. Изготовленные литьем под давлением нейлоны не деформируются при сварке, что делает их идеальными для сборок со сложной геометрией. Нейлон также остается жестким при температурах, близких к расплавленным, и имеет предсказуемую скорость усадки, поэтому детали легко извлекаются из оснастки и могут быть изготовлены с жесткими допусками. Относительно низкая вязкость позволяет ему легко затекать в формы сложной формы, в том числе с более тонкими сечениями.
Но просто иметь возможность заполнить каждый уголок формы пластиком или сварить вместе две формованные детали недостаточно. Потоки расплава также должны быть равномерно распределены и ориентированы, особенно при использовании армированных волокном пластиков. В этом отношении литье под давлением и сварка имеют нечто общее: линии вязания. Хотя механизмы, ответственные за их формирование, различны, но результаты схожи.
Линии вязания в формованных деталях
Жидкий пластик (расплав), обтекающий препятствия в формовочном инструменте, такие как вставки, ребра, сердцевины и т. д., образует так называемые линии вязания и соединения. Линии сплетения (плоскости) образуются там, где фронты потока встречаются с противоположных направлений, а линии слияния — с одного и того же направления.
Количество линий вязания определяется по формуле:
N = G + Co — 1
, где N = количество линий сварки, G — количество ворот, а Co = количество перекрывающих стержней или штифтов. Трикотажные линии, как правило, вызывают большую озабоченность, потому что они механически слабее, чем линии сплава, и могут быть значительно слабее, чем сыпучий материал. Прочность на растяжение ненаполненного нейлона примерно равна или примерно на 17% меньше, чем у объемного материала. Та же смола, содержащая 30% (по весу) стекловолокна, напротив, может терять 50% или более своей прочности на линиях вязания. И механическая прочность не улучшается с дополнительными или более сильными волокнами.
Столь резкое падение прочности вокруг линий вязания происходит из-за того, что напряжение концентрируется на острых V-образных вырезах. Вырезы образуются, когда волокна ориентированы ортогонально основному потоку расплава. Это, в свою очередь, способствует неполному молекулярному запутыванию или диффузии и даже образованию микропустот. В воротах (местах инъекций) волокна располагаются случайным образом, а затем выравниваются с основным потоком. Когда фронты потока встречаются, волокна, поворачивающиеся на 90° к основному потоку, не добавляют прочности. Фактически, испытательные образцы (33 мас. % стекловолокна и нейлона 6) демонстрируют на 50-60% меньшую прочность в поперечном направлении.
Модификаторы ударопрочности также усиливают эти трещины. Ударопрочные пластики при впрыскивании в форму, особенно при чрезмерно высоких температурах расплава, демонстрируют так называемый «фонтанный поток». Здесь добавка не достигает слоя замороженной стенки напрямую, а вместо этого стекает сначала по центру полости формы к фронту расплава. Это может изменить направление потока и ориентацию полимерных молекул и волокон, способствуя образованию V-образного надреза.
Повышение температуры формы и расплава — ниже уровней, при которых разрушается полимер, — способствует более медленному охлаждению и в большинстве случаев повышает прочность. Хотя доминируют эффекты температуры расплава, чрезмерно холодные стенки формы могут слишком быстро затвердевать жидким пластиком, создавая корки с более низкой кристалличностью, чем при более медленном охлаждении сердцевины.
Тем не менее, детали, изготовленные из термопластов с наполнителем (армирование стекловолокном, наполнители, модификаторы ударной вязкости и т. д.), должны иметь соответствующее снижение допустимого рабочего напряжения. Кроме того, на поверхностях, несущих более высокие нагрузки, не должно быть линий переплетения. То же самое относится и к сварным конструкциям.
Формирование линии сварки
Линии сварки очень похожи на линии плетения в том смысле, что они образуются при встрече двух потоков расплава. В этом случае плавление ограничивается границей раздела компонентов или линией сварки. Тепло для процесса поступает от трения (линейная или орбитальная вибрация, вращение или ультразвук), контакта с горячей пластиной или лазерного излучения. Инфракрасная лазерная сварка на просвет является относительно новой технологией, но ожидается, что она будет быстро развиваться, в то время как другие методы, такие как линейная вибрационная сварка, уже широко используются.
Как и при литье под давлением, линейная вибрационная сварка имеет ряд регулируемых параметров, каждый из которых может повлиять на целостность сварного шва. К ним относятся амплитуда, давление и продолжительность зажима и удержания, а также расплавление. Повышение амплитуды сварки и снижение давления повышают прочность сварного шва на растяжение. Увеличение толщины плавления или межфазной толщины также улучшает прочность на растяжение. Аналогичные улучшения происходят при более высоких температурах плавления. Однако форма и направление колебаний не оказывают заметного влияния на механические свойства сварного шва.
В большем количестве конструкций используется пластмасса на основе нейлона
Меньший вес и более низкие производственные затраты — вот две причины, по которым использование нейлона для автомобильных компонентов под капотом выросло с 87 500 тонн в 1999 году до 165 000 тонн сегодня, и ожидается, что к 2005 г. он достигнет 230 000 тонн (Северная Америка и Европа). Нейлон, армированный стекловолокном и минеральным волокном, позволяет автопроизводителям изготавливать сварные резервуары для жидкости, резонаторы, крышки и компоненты шасси, которые могут весить на 40–55 % меньше, чем штампованные стальные или литые аналоги.
Аналогичное снижение веса возможно для различных электроинструментов и садово-огородного инвентаря. Армированные стекловолокном и наполненные нейлоны также помогают сократить количество отходов, поскольку они в основном сохраняют свои механические свойства даже после нескольких циклов повторной формовки/переточки. Сегодня доступно более десятка классов нейлоновых смол (полиамидов).