Самодельный экструдер для 3D-принтера (работает на гранулах)

Самодельный экструдер для 3D-принтера (работает на гранулах)

О сборке принтера Mosaic из набора деталей от компании MakerGear рассказано в статьеСобираем 3D принтер своими руками. Наверное, вы обратили внимание, что там подробно рассмотрено устройство 3D принтера, но не идет речь о печатающей головке. Это тема сегодняшнего разговора.

Мы рассмотрим виды экструдеров и способы изготовления отдельных деталей этого сложного механизма, чтобы понять как сделать экструдер своими руками (видео о сверлении сопла в конце статьи).

Принцип работы и разновидности

Печатающая головка 3-d принтера протягивает пруток пластика, разогревает его и выталкивает горячую массу через сопла.

Wade extruder

Устройство экструдера

На картинке представлена упрощенная схема экструдера типа Wade. Устройство состоит из двух частей. Вверху расположен cold-end (холодный конец) – механизм, подающий пластик, внизу – hot-end (горячий конец), где материал разогревается и выдавливается через сопло.

Экструдер Боудэна

Существует и другая конструкция устройства, где холодная и горячая части разведены, а пластик поступает в hot-end по тефлоновой трубке. Такая модель, где cold end жестко закреплен на раме принтера, получила название

.

К ее несомненным достоинствам стоит отнести следующее:

• материал не плавится раньше времени и не забивает механизм;
• печатающая головка значительно легче, что позволяет увеличить скорость печати.

Однако и недостатки имеются. Нить пластика на таком большом расстоянии может перекручиваться и даже запутываться. Решением этой проблемы может стать увеличение мощности двигателя колдэнда.

Cold end

Пруток филамента проталкивается вниз шестерней, приводящейся в движение электродвигателем с редуктором. Подающее колесо жестко крепится на валу двигателя, в то время как прижимной ролик не закреплен стационарно, а находится в плавающем положении и, благодаря пружине, может перемещаться. Такая конструкция позволяет нити пластика не застревать, если диаметр прутка на отдельных участках отклоняется от заданного размера.

Hot-end

Пластик поступает в нижнюю часть экструдера по металлической трубке. Именно здесь материал разогревается и в жидком виде вытекает через сопло. Нагревателем служит спираль из нихромовой проволоки, или пластина и один-два резистора, температура контролируется датчиком. Верхняя часть механизма должна предотвратить раннее нагревание филамента и не пропустить тепло вверх. В качестве изоляции используется термостойкий пластик или радиатор.

Экструзионные линии

В промышленных условиях экструдер – это один из главных компонентов целой экструзионной линии, которая включает, помимо него, ряд других установок и механизмов:

• Система подготовки и загрузки сырья – иногда полуфабрикат нуждается в предварительной просушке и калибровании перед подачей в загрузочный бункер.
• Система охлаждения – устанавливается на выходе экструдера для ускорения процесса полимеризации изделий. Могут быть различного типа – воздушные или в виде охлаждающих ванн.
• Механизмы протяжки готовых профилей.
• Маркирующие и ламинирующие системы различного принципа действия.
• Намоточные и отрезные механизмы для приведения изделий в требуемый для складского хранения и транспортировки вид.

Могут использоваться и другие механизмы и технологические устройства для автоматизации непрерывного процесса производства.

Подающий механизм

Схема униполярного шагового двигателя

Прежде всего, нужно подобрать шаговый двигатель. Лучше всего купить аналог Nema17, но вполне подойдут и моторы от старых принтеров или сканеров, которые на радиорынках продаются совсем дешево. Для нашей цели нужен биполярный двигатель, имеющий 4 вывода. Собственно, можно использовать и униполярный, его схема показана на рисунке. В этом случае желтый и белый провода просто останутся неиспользованными, их можно будет отрезать.

Как правило, моторчики от принтеров слабые, но вот EM-257 (Epson), как на рисунке ниже, с моментом на валу 3,2 кг/см, вполне подойдет, если вы собираетесь использовать филамент Ø 1,75 мм.

Для прутка Ø 3 мм, или при более слабом двигателе, понадобится еще и редуктор. Его тоже можно подобрать из разобранных старых инструментов, например, планетарный редуктор от шуруповерта.

Двигатели от принтеров

Переделка понадобится, чтобы насадить шестерню двигателя шуруповерта на шаговик, совместить ось вращения моторчика с редуктором. И крышку для подшипника выходного вала тоже нужно изготовить. На выходной оси устанавливается шестерня, которая и будет подавать пруток пластика в зону нагрева.

Корпус экструдера служит для крепления двигателя, прижимного ролика и хотэнда. Один из вариантов показан на рисунке, где через прозрачную стенку хорошо виден красный пруток филамента.

Изготовить корпус можно из разных материалов, придумав собственную конструкцию, или, взяв за образец готовый комплект, заказать печать на 3-d принтере.

Экструдер с прозрачным корпусом

Главное, чтобы прижимной ролик регулировался пружиной, так как толщина прутка не всегда идеальна. Сцепление материала с подающим механизмом должно быть не слишком сильным, во избежание откалывания кусочков пластика, но достаточным для проталкивания филамента в hot-end.

Нужно отметить, что при печати нейлоном лучше использовать подающую шестерню с острыми зубчиками, иначе она просто не сможет зацепить пруток и будет проскальзывать.

Цельнометаллический хотэнд

Широко распространены и пользуются популярностью хотэнды фирмы E3D. Можно купить его на ebay.com за 92 $ (без доставки) или скачать чертежи, находящиеся в свободном доступе на официальном сайте компании (), по которым и сделать, прилично сэкономив.

Устройство hot end

Радиатор изготавливается из алюминия и служит для отвода тепла от ствола хотэнда и предотвращения преждевременного нагревания материала для печати. Вполне подойдет , для усиления охлаждающего эффекта можно направить на него еще и вентилятор небольшого размера.

Ствол хотенда – полая металлическая трубка, соединяющая радиатор и нагревательный элемент. Изготавливается из нержавеющей стали из-за ее низкой теплопроводности.

Вот как выглядит и ее

с размерами под пруток Ø 1,75 мм.

Тонкая часть трубки служит термобарьером и предотвращает распространение тепла в верхнюю часть экструдера. Важно, чтобы филамент не начал плавиться раньше времени, ведь в этом случае прутку придется толкать слишком много вязкой массы. В результате увеличивается сила трения, и забиваются трубка и сопло.

С проблемой сталкиваются не только авторы самодельных конструкций. Такое частенько случается в цельнометаллических хотэндах, даже если экструдер изготовлен на производстве.

Дополнительный термобарьер

Если вы сами просверлили деталь, нужно отполировать отверстие ствола. Для черновой шлифовки подойдет мелкая наждачная бумага «нулевка», закрепленная скотчем на сверле меньшего диаметра.

Обязательна чистовая полировка до зеркального блеска (нитью и пастой ГОИ № 1), затем полезно прожарить отверстие подсолнечным маслом для уменьшения силы трения. Чтобы предотвратить слишком раннее разогревание пластика, можно покрыть нижнюю часть трубки, находящейся в радиаторе, тонким слоем термопасты.

Еще одна возможная проблема: расплавленный пластик под давлением поступающего прутка может просочиться вверх и остыть в зоне охлаждения, что приведет к забиванию ствола и прекращению печати. Бороться с этим можно с помощью тефлоновой изоляционной трубки, которая вставляется в ствол хотэнда до зоны начала разогрева филамента.

Принцип действия

Сварочный экструдер — специализированный аппарат для так называемой экструзионной сварки, которая применяется для соединения полимерных материалов различных классов — полиэтилена высокой (ПВД) и низкой (ПНД) плотности, полипропилена, поливинилхлорида (ПВХ) и других наиболее часто применяемых в быту и промышленности пластиков.

Экструзионная сварка — это процесс соединения полимерных материалов с помощью расплавленной до консистенции густой сметаны массы из материала, однородного со свариваемыми или схожего с ними по физико-химическим свойствам.

В отличие от более известной сварки металлов, соединение деталей из пластмассы экструзией не подразумевает расплавления кромок соединяемых деталей, хотя нагрев до определенной степени все равно происходит.

Шов образуется при отвердевании и схватывании с кромками полурасплавленной экструдированной массы. При этом достигается высокая прочность сварного соединения — до 0,8 от прочности основного материала.

Сварка пластика экструдером наиболее часто применяется в сантехнике — для соединения водопроводных труб, в строительстве, при различных работах, целью которых является изготовление любых пластиковых конструкций — баков, понтонов, теплиц.

Изготовление экструдируемой массы осуществляется либо из полимерных гранул — исходного материала для создания любых пластиков, либо из так называемых присадочных прутков, которые перемалываются до гранулированного состояния внутри самого экструдера.

В роли прутка в некоторых (не во всех) моделях может выступать узкий отрезок того же материала, который планируется сварить. Например, при сварке изделия из полипропиленовых листов можно применять в качестве прутка ненужный отрезок полипропилена, но не другого пластика.

Читать также: Шаблон универсальный кор 00316

Большинство сварочных экструдеров западного производства предназначены для использования с присадочным материалом от того же производителя. Отечественные разработки менее требовательны к присадке. Ручной сварочный экструдер в обиходе часто называют экструзионным пистолетом.

Нагреватель

Пластина нагревателя

В качестве нагревательного элемента используется алюминиевая пластина. Если вам не удалось найти подходящего по размеру толстого бруска, вполне подойдет алюминиевая полоса толщиной 4 мм, которую можно приобрести в магазинах стройматериалов. В этом случае нагревательный элемент будет состоять из двух частей. Необходимо просверлить центральное отверстие для ствола хотэнда, и скрутив болтом, зажать всю конструкцию в тисках. Затем насверлить нужное количество отверстий для составляющих элементов нагревателя:

• болта крепления,
• двух резисторов,
• терморезистора.

Для нагревания пластины можно использовать керамический 12v нагреватель или резистор на 5 Ом. Но для нашего блока лучше подойдут два резистора на 10 Ом, так как они гораздо меньше по размеру, а соединение параллельно как раз и даст нужное сопротивление в 5–6 Ом.

Нагревательный элемент в сборе

Контролировать температуру будет NTS-термистор 100 кОм марки B57560G104F, с максимальной рабочей температурой 300 °C. Терморезисторы с меньшим сопротивлением использовать нельзя, они, как правило, обладают большой погрешностью при высоких температурах.

Необходимо обеспечить плотное соединение резисторов с пластиной, так как воздушная прослойка тормозит нагревание. Здесь важно правильно выбрать герметик. Лучше всего использовать керамико-полимерные пасты (КПДТ), рабочая температура которых не менее 250 °C. Для дополнительной теплоизоляции неплохо весь hot-end замотать стеклотканью.

Приключения экструдера (шприца) для пластики

Купила я себе пару лет назад самый простой шприц за 350р. Первое время нарадоваться не могла, ведь по сравнению с самодельным это был прям «технический прогресс». Но радость моя сильно поубавилась, когда я поняла, что выдавить из него что-либо быстро и удобно практически невозможно. Пошла я шариться по интернету и нашла много разных советов по этому поводу. Большинство из них сходилось к покупке винтового девайса. Позже выяснилось, что их бывает 2 вида:

Зеленый Makin’s у нас в городе стоил 1600р

Профессиональный шприц разработанный специально для Metal Clay

У нас в городе я его видела 1 раз за 3 года и стоит он в районе 2600р

Последняя приспособа казалась мне идеальной — и длина не большая (всё равно я свой больше чем на половину никогда не заполняла) и прочный очень в отличие от первого «зелененького», который славен тем, что он алюминиевый и при самом нормальном использовании у него легко сорвать резьбу. Но для меня этот шприц стоил как две стипендии и я не решалась.

Тогда в ход пошли ухищрения. Вот те, что я наша на просторах тырнета:

1) Хорошенько размять глину перед наполнением

Это помогало не сильно. Всё равно глина выдавливалась очень медленно и с большими усилиями.

2) Положить шприц наполненый пластикой на батарею.

То ли у меня батареи не греют, то ли мне терпежу не хватило. Результат был тот же, что и в пункте 1.

3) Сделать приспособление для шприца для облегчения выдавливания.

Да простят меня авторы данных приспособ, выложу фоточки их творений.

Тут использован принцип рычага. Хорошая штука

Были умельцы, которые прикручивали к экструдеру скелет от строительного шприца, получалось не дурно.

Фото нашла только самого скелета.

И самый сложный вариант — сделать шприц из металлической трубы, болтов и гаек.

Если всё правитьно сделать, получится вот такой, достаточно приличный, экземпляр.

Это замечательные советы, но мне они показались слишком сложными. Я была в поиске более простых решений.

Вот то, до чего я додумалась сама:

4) Наполненный пластикой шприц прогреть в печке.

3 минуты при 120 градусах. Класть в не разогретую печку. Такой рецепт какое-то время меня устраивал. Пластика получалась мягкая. Поддавалась хорошо. Только перед тем как класть шприц в печку, пластику нужно на 1 мм выдавить и оставить торчать из шприца, т.к. верхний слой пластики успевает затвердеть и если этого не сделать, в выдавливаемой пластике будут крошки.

И всё было хорошо пока я не забыла шприц в печке. Не смотря на то, что она выключилась сама, пластика внутри шприца запеклась вся. Было очень жалко приличный кусок материала.

Тогда я продолжила поиски. И пятым пунктом обозначу тот способ, которым пользуюсь по сей день.

5) Использовать тальк для улучшения скольжения пластики по стенкам шприца.

Я задала себе вопрос: а что именно мешает пластике легко выходить из экструдера? Основной упор прошлого метода делается на увеличение мягкости пластики. Но в действительности это не главный враг шприцевых техник. На много сильнее мешает то, что пластика прилипает к стенкам шприца внутри и поршень продавливает не всю массу, а только серединку. Решение пришло само.

Берем кусок пластики, разминаем, катаем колбаску диаметром подходящим под наш девайс и обваливаем в тальке. Я использовала самую дешевую детскую присыпку, она 80% состоит из талька. Её нужно не много, излишки лучше смахнуть кисточкой. Кладем эту колбаску в шприц и вуаля!

Остальной процес зависит от свежести и марки пластики. Средней свежести Fimo Soft продавливается на ура. Первым результатом стало выполнение заказа на вот такое кресло.

Больше фото в моем магазине

И на последок совет:

Экспериментируйте! Не давайте мозгу застаиваться, придумывайте всё новые методы работы с материалом и инструментами. Так и только так рождается Творчество!

Самодельный экструдер для пластика все делаем сами. Ручной экструдер для сварки пластика. Экструдеры одношнековые и двухшнековые

Современная промышленность отличается высокими темпами развития, особенного прогресса достиг выпуск различных видов синтетических материалов, которые востребованы в самых разных сферах и отраслях – полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и многие другие. Выполненные из термопластика изделия встречаются практически везде – отделочные материалы, бытовые мелочи и т.д. Подобное обилие привело к появлению специальных приборов, выполняющих функцию обработки различных видов пластика – сварочных экструдеров.

Ручной сварочный экструдер занимает особое положение на современном рынке инструментов. Аппарат предназначен для выполнения прочного и надежного соединения изделий, изготовленных из полипропилена, пропилена, полиэтилена и других видов пластмасс. Для большего удобства при использовании механическое приспособление обычно выполняется в виде пистолета с ручкой. Сверху предусмотрена верхняя насадка, обеспечивающая нагрев рабочей смеси в процессе эксплуатации.

Конструкция устройства включает следующие узлы:

• Термонагреватель;
• Камера, необходимая для расплавления пластика;
• Экструзионная камера;
• Дробильный шнековый механизм;
• Двигатель;
• Питатель;
• Сварочное сопло;
• Система контроля.

При выполнении работ соединение осуществляется в несколько этапов. Подвергаемый нагреву пластик становится вязким, после чего массу наносят на стыкуемые поверхности. После этого потребуется некоторое количество времени для того, чтобы образуемый сварочный шов остыл.

Производители представляют на выбор покупателя два вида моделей экструдеров ручного типа. Устройства отличаются видом используемого сырья – гранулы или пруток. Производительность устройств обоих типов одинакова.

Принцип действия устройства с прутком

Перед началом работы требуется заправка устройства присадочным прутком, который должен быть выполнен из того материала, что и свариваемые элементы. Его пропускают в размещенную на передней панели приёмную втулку. Заправляют пруток таким образом, чтобы его свободный конец попадал в зону захвата шнеком. Включение электродвигателя активизирует два процесса:

1. Воздействие концентрированной струи горячего воздуха обеспечивает нагрев присадочного прутка;
2. Через определенный период времени, определяемый специальным датчиком, происходит подача прутка в зону измельчения.

Далее под воздействием вращающегося шнека пруток начинает дробиться, постепенно превращаясь в гранулированную массу. Плавясь, перемещается дальше, где гранулят становится гомогенно однородным. Оказываемое шнеком давление приводит к перемещению массы в сварочную зону и дальнейшему поступлению в сварочное сопло. Следующий этап – прижим к поверхности свариваемых изделий. В результате давления смесь выдавливается наружу. Аккуратная и точная работа способствует получению однородной полосы. В зависимости от конфигурации сопла ее ширина может быть различной. Внешняя температура существенно ниже создаваемой терморегулятором. Благодаря этому происходит мгновенное застывание присадочного прутка. В итоге образуется высокопрочный сварочный шов.

Поверхности свариваемых изделий должны быть обязательно очищены от загрязнений. Также они должны быть одинаковыми. Имеются в виду следующие параметры:

• Химический состав;
• Плотность;
• Текучесть.

Используемый пруток также должен быть идентичен материалу обрабатываемых деталей.

Правила эксплуатации и выбор модели

Прежде чем приступить к сварке пластиковых изделий, необходимо выполнить ряд условий, обусловленных особенностями материала. С поверхности соединяемых изделий необходимо удалить все имеющиеся загрязнения и позаботиться, чтобы во время работы они не контактировали с влажным материалом.

Для надлежащего выполнения работы необходимо учитывать разницу температур плавления соединяемых материалов, если они отличаются между собой химическим составом. Так, ручной экструдер можно использовать для сварки ПНД и полипропилена, так как у этих материалов диапазон температуры их плавления полностью или частично перекрывается. Когда же необходимо соединить материалы из ПВХ и ПНД или полипропилена, часто возникают сложности. При работе с такими материалами ручной экструдер допустимо использовать исключительно для соединения изделий, которые выполнены из идентичных материалов.

Поскольку ручной экструдер обладает компактными размерами, сварку пластиковых элементов можно проводить с помощью этого устройства, не прекращая работы соединяемых изделий. Так, трубы из полипропилена можно сваривать без предварительного отключения подачи воды по ним.

До начала работ по сварке пластиковых изделий необходимо провести ряд обязательных проверок:

• Убедиться, что присадочный пруток будет доставлен до втулки экструдера прямолинейным путём. Иногда, когда присутствует сильная шероховатость, пруток начинает двигаться по винтовой траектории, а это негативным образом влияет на функционирование шнекового дробильного механизма и нередко приводит к появлению гранулята неоднородного состава.
• Проверка оптимальности температуры нагрева прутка, который должен перед подачей быть доведен до состояния вязкой текучести. При проверке обязательно учитывается производитель материалов, так как у пластика разных марок диапазон температур плавления может отличаться.
• Проверка надежности прижима сварочного сопла к соединяемым поверхностям. В первую очередь это актуально для изделий, имеющих сложную форму. Для предотвращения подобной проблемы производители оснащают свои экструдеры для сварки набором сменных насадок.
• Проверка возможности расплавления материалов при помощи горячей струи воздуха, поступаемой от термонагревателя, без использования присадочного прутка. Необходимость в этом возникает, когда нет точной информации о материале изделий, которые планируется соединять экструдером.

Чтобы подобрать наиболее подходящую модель устройства, необходимо учитывать ряд характеристик:

• диапазон диаметр прутка;
• наличие в комплектации сменных приспособлений;
• толщину соединяемых изделий;
• удобство настройки параметров процесса;
• производительность за единицу времени.

Многие производители выпускают экструдеры вместе с фирменными присадочными материалами, дополнительно указывая, что для создания надежного соединения расходный материал должен соответствовать изготовителю инструмента.

В принципе всегда можно рассмотреть возможность изготовления экструдера для домашнего использования своими руками. В качестве основы для него используется обычный промышленный фен, к которому подключают шнековый привод, а затем видоизменяют конструкцию для придания обоим узлам компактного вида. В некоторых случаях шнек можно заменить плунжерным приводом, однако надежным такой вариант считать нельзя. Такой самодельный экструдер для сварочных работ по-разному может себя вести с посадочными прутками из-за того, что они могут быть изготовлены из разных материалов. В качестве привода лучше всего использовать мотор коллекторного типа, поскольку он более стабилен при постоянных изменениях показателей крутящего момента.

Преимущества применения

Использование инструмента обеспечивает эффективность сварочных работ, которые выполняются в более короткие сроки, отличаются более высоким уровнем качества. Под воздействием высоких температур образуется надежный и долговечный шов, который гарантированно сохранится на протяжении всего срока эксплуатации изделий. Работать с устройством можно в любом удобном для пользователя положении. Кроме этого его использование обеспечивает возможность сваривания изделий различной толщины и геометрической формы.

Аппарат используется для сварки различных видов пластика, тканей ПВХ, пленки, выполненных из термопластика листов, пластиковых труб и т.д. Применение экструдера значительно облегчает процесс локального ремонта трубопровода, позволит выполнить в более короткие сроки монтаж разводки. В зависимости от модели выполняемые инструментами дополнительные функции могут быть различными.

Работа экструдера

Экструдер достаточно простой агрегат, и все технические вариации можно поделить на три группы. Группы разделяются по рабочим моментам:

• формовка холодная;
• экструзия горячая;
• тепловая обработка.

Наиболее востребованный элемент в данное время это горячая формовка. Этот процесс сопровождается высоким давлением и скоростью. Для реализации необходим экструдер именуемый шнековым. У таких агрегатов основным элементом служит шнек особого вида. Здесь процесс формовки расположен на выходе. Сырье загружается в специализированную камеру, точно так же как и выбранные добавочные компоненты. Эти агрегаты имеют заводскую возможность оснастки шнеков особыми элементами. От этого зависит смешивание состава и его перемещение.

Технологические различия

Процесс создания и работы экструдера достаточно понять. Но осталось несколько важным моментов, которые следует осветить. В частности, освещения требует процесс сухой экструзии. Почему именно так? Сухая экструзия завязана на тепле, выделяемом агрегатом самостоятельно, за счет непосредственного процесса работы. При этом остается возможность привнесения в работу пара, для этого имеет особая камера. Для чего необходим пар? Именно благодаря ему повышается износостойкость агрегата.

Особое отличие этого способа – скорость. Процесс длиться всего лишь полминуты. За это время агрегат успевает:

• измельчить;
• обезводить;
• смешать;
• обеззаразить;
• стабилизировать и увеличить объем.

Ручной сварочный экструдер своими руками требует приобретения нескольких элементов из которых и производится сборка. Перечень необходимых для сборки элементов:

• шнек должной конфигурации;
• электрический двигатель;
• корпус прибора;
• емкость для подачи и выходная емкость;
• вакуумная камера.

Производство

Ручной экструдер для полипропилена своими руками — это один из простых способов приобретения подобного агрегата. Следует отметить, что процесс сборки не так сложен, как может показаться, и вполне по силам любому.

Производство экструдеров довольно интересный процесс, напрямую зависящий от конфигурации и назначения агрегата. Производственные различия:

• количество рабочих камер;
• наличие дополнительных систем;
• конструктивное исполнение элементов.

Единственное что неизменно – цилиндрическая форма. На сегодняшний день она полагается наиболее технологичной, а потому остается собой.

Производители сварочных экструдеров

Наибольшей популярностью в данном сегменте рынка пользуются следующие устройства:

1. От торговой марки Munsch (Германия). Потребительские преимущества – удобство крепления всех узлов (что повышает ремонтопригодность), нетребовательность к размерам присадочного материала, наличие функции раздельного нагрева (полезно при использовании экструдера вне помещений в холодное время года), удобный набор сменных насадок, совершенная система управления и контроля. Плюс — традиционно высокое немецкое качество изготовления и сборки.
2. От торговой марки Leister (Швейцария). Производитель выпускает широкую линейку типоразмеров сварочных экструдеров: от небольших, производительностью до 0,8…1,2 кг/ч, до профессиональных, рассчитанных на переработку до 6 кг/ч. Устройства оснащаются современной системой управления и мониторинга за ходом сварки, эргономичны в употреблении. Качество также находится на высоком уровне. Есть специальная линейка аппаратов для сварки линолеума.

1. От торговой марки Dohle (Германия). Фирма известна как производитель строительных фенов, однако в последнее время активно позиционирует себя и в качестве изготовителя ручных сварочных экструдеров. В отличие от вышеперечисленных брендов, использует для привода покупные электродвигатели. Выпускает самый малогабаритный экструдер производительностью всего 0,5 кг/ч, который комплектуется шлангом и встроенным мини-компрессором.
2. От торговой марки Stargun (Италия). При малом диапазоне моделей экструдеры этой фирмы отличаются мощностью привода, и рассчитаны на использование преимущественно в профессиональных условиях. Изюминкой аппаратов является возможность локальной подсветки зоны сваривания.
3. Отечественные экструдеры типа РСЭ. Оснащаются приводом подачи присадочного материала, включают в себя большинство тех же опций, что уже были перечислены выше.

Цены на экструдеры зависят от их функциональности и производительности. В среднем стоимость отечественных устройств составляет от 30000 до 55000 руб., импортных – от 50000 руб. и более.

Слово «экструдер» в буквальном смысле означает «выталкиватель». Так называют группу аппаратов, предназначенных для выдавливания на поверхность различных полужидких масс, в том числе полимерных (пластиковых), резиновых и прочих. Экструдер для резиновой массы иногда называется также шприц-машиной.

Немного истории

Экструдер начали применять еще в далеком девятнадцатом столетии. А серийное производство этого оборудования началось в двадцатых годах прошлого века. Сейчас экструдеры значительно отличаются от тех, что были раньше.

В современной промышленности экструдеры пользуются большой популярностью, причем выбрать можно из самых разнообразных видов. Купить новый экструдер – достаточно дорогое удовольствие. Но есть экструдеры, которые можно сделать своими руками.

Наиболее простыми в изготовлении являются экструдеры для глины и кормовые. Чтобы самостоятельно сделать другие виды этого оборудования, необходимо иметь хотя бы какие-нибудь базовые инженерные знания. А для изготовления этих экструдеров требуется не так много времени, и материалы стоят недорого.

Основные принципы и схема работы ручного сварочного экструдера

Среди обильного многообразия сварочных аппаратов на современном рынке особое место занимает ручной сварочный экструдер. Ручной экструдер для сварки представляет собой аппарат для соединения изделий из полиэтилена, полипропилена, пропилена, иных разновидностей пластмасс, пластиковых листов, пленки, ёмкостей (бочек, бассейнов и прочее), колодцев, детских горок и так далее. Редко используется для соединения изделий из ПВХ. Не подлежит для использования в сварке трубопроводов, так как прочность таких соединений не более 80%, они не будут герметичными.

Принцип работы этого аппарата заключается в следующем: горячий воздух подаётся из сопла экструдера и нагревает пространство (сварочная канавка или стык) между плоскостями деталей, доводя их до состояния пластика. Вместе с тем пруток подается в рабочую зону оборудования, нагревается и смешивается со шнеком (или диском), а затем образует однородную массу из пластика. Сквозь фильеру или сварочный башмак выдавливается полимер в расплавленном состоянии, затем после полного остывания получается готовый шов. Выдавливание полимера можно представить как выдавливание зубной пасты из тюбика.

Требование к идеальной чистоте при этом виде сварки самые жесткие. Тщательно очистить поверхности необходимо непосредственно перед началом сварки.

Соединяемые поверхности должны быть одинаковыми. Под этим понятием в данном ключе понимается одинаковый химический состав, плотность и текучесть материала. Пруток по этим показателям должен быть идентичный свариваемым деталям.

Виды ручного сварочного экструдера

1. Шнековые (присадочный материал расплавляется в шнековом (экструзионном) отделении аппарата и выдавливается наружу с помощью шнека). Присадочный материал – это пруток или специальные гранулы, которые помещаются в шнековое отделение и уже там под воздействием высокой температуры при взаимодействии со шнеком становятся однородной массой, готовой к использования.
2. Безшнековые или плунжерного типа. Пруток в таких экструдерах нагревается сначала с помощью электронагревателей вокруг области нагрева, а задняя твердая часть присадочного материала выступает в качестве поршня для передней уже вязкой массы.
3. Комбинированные (сочетаются два вышеизложенных вида).

Безшнековые сварочные экструдеры обладают меньшей производительностью по сравнению со шнековыми. Но есть и плюсы: лёгкость и компактность, что позволяет использовать его в труднодоступном месте.

Особенность и приоритетность использования обусловлена следующими факторами.

1. Ручной экструдер для сварки может варить изделия с толстыми стенками.
2. Быстрая скорость сварки.
3. Сведение к минимуму человеческого фактора. Здесь не требуется следить за состоянием сварочной ванны, как при сварке металла, контролировать правильное выведение сварочного шлака, выводить «ёлочки» и «зигзаги». Использовать это оборудование новичку будет проще всего.

Ручной сварочный экструдер: схема работы

При осуществлении соединения обе детали должны быть нагреты. Ручной сварочный экструдер для целей нагревания поверхностей перед выдавливанием присадочного материала может содержать в своей конструкции специальный нагреватель потока воздуха или по-другому термофен. Также нагретый поток воздуха может идти от внешнего оборудования: компрессор или пневмосеть организации. Нагрев присадочного материала осуществляется с помощью специальных электрических нагревателей вокруг шнековой (экструзионной) камеры. Но в более старых экструдерах нагрев камеры происходит с помощью горячего воздуха, который используется для нагрева зоны сварки. Перед нагревом области сварки воздух проходит вокруг шнекового отделения и расплавляет присадочный материал. Присадочный материал в расплавленном виде выходит наружу в зону сварки через сварочный башмак.

Сварка экструдером чаще всего применяется для полиэтилена низкого давления, полипропилена и других видов термопластов первой группы. У этого вида термопластов разница температуры расплавленного состояния и состояния термодеструкции около 50 градусов. Это говорит о том, что даже большой перегрев материала (примерно на 30-40 градусов) не способен сильно повредить его.

К термопластам второй группы относятся ПВДФ и ПВХ. У них разница температур между термодеструкцией и текучим состоянием материала незначительная, поэтому при сварке жесткие требования к работе отдела нагрева. При работе с термопластами второй группы существуют особые требования к шнеку, он должен быть специальной формы, чтобы более тщательно перемешивать массу, не допуская перегрева.

Также в процессе работы с ПВХ и ПВДФ экструдер не должен выключаться и/или долго находится в режиме ожидания.

Виды сварочных швов.

Существует несколько видов швов экструдером:

• V-типа
• Х-типа
• К-типа
• HV-типа
• Double HV-типа
• Е-типа
• F-типа

Шов после сварки экструдером получается за один раз.

Подготовительный этап сварки пластика

Отличительной особенностью экструзионной сварки является ее подготовительный этап. Малейшее загрязнение поверхностей будет причиной для некачественного шва (многие термопласты при воздействии воздуха подвержены процессу окисления). Поэтому очищение кромок нужно делать непосредственно перед сваркой – чтобы прошло не более 20 минут. В противном случае вам будет необходимо очистить поверхности заново. Для очищения не рекомендуется использовать растворитель.

Выполнение сварки экструдером

Если аппарат используется не впервые, тогда нужно удалить присадочный материал, используемый ранее. Даже если он того же состава. Повторный нагрев присадочного материала снижает его прочность.

Перед непосредственным началом сварки необходимо снять блокировки холодного пуска, нагреть аппарат и сварочный башмак до температуры, необходимой для работы, настроить производительность.

В процессе сварки необходимо поддерживать нужный угол наклона сварочного аппарата в зависимости от вида проделываемого шва. Если вам необходимо сделать перерыв, то экструдер нужно поставить на специальную подставку. Если перерыв планируется длительный – уменьшите температуру примерно на 40-50 градусов. Такое понижение температуры позволит приостановить нагревание присадочного материала и быстро возобновить работу.

Таким образом, сварка ручным сварочным экструдером является одной из самых несложных в применении среди остальных видов сварки и с применением других аппаратов. Совсем не необходимо быть профессионалом. Нужно лишь соблюдать инструкцию по эксплуатации экструдера и соблюдать вышеизложенные правила при работе с аппаратом и свариваемыми материалами.