جوش پلاستیک

جوشکاری پلاستیک: جوشکاری برای مواد پلاستیکی نیمه تمام در ISO 472 به عنوان فرآیندی برای یکی کردن سطوح نرم شده مواد، عموماً با کمک گرما (به جز جوشکاری با حلال) توصیف شده است. جوشکاری ترموپلاستیک ها در سه مرحله متوالی یعنی آماده سازی سطح، اعمال حرارت و فشار و خنک سازی انجام می شود. روش های جوشکاری متعددی برای اتصال مواد پلاستیکی نیمه تمام توسعه یافته است. بر اساس مکانیسم تولید گرما در فصل مشترک جوشکاری، روش‌های جوشکاری گرمانرم را می‌توان به روش‌های گرمایش خارجی و داخلی طبقه‌بندی کرد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. بلکه همچنینقابلیت جوشکاریاز مواد پایه بنابراین، ارزیابی ازقابلیت جوشکاریقبل از عملیات جوشکاری اهمیت حیاتی دارد (نگاه کنید بهجوش پذیری رئولوژیکی) برای پلاستیک.

جوشکاری گاز داغ

جوشکاری با گاز داغ که به آن جوشکاری با هوای گرم نیز گفته می شود، یک روش جوشکاری پلاستیک با استفاده از حرارت است. یک تفنگ حرارتی با طراحی خاص، به نام جوشکار هوای گرم، یک جت هوای گرم تولید می‌کند که هم قطعاتی که باید به هم متصل شوند و هم یک میله پرکننده پلاستیکی را نرم می‌کند، که همه آنها باید از یک پلاستیک یا بسیار مشابه باشند. (جوشکاریپی وی سیبهاکریلیکاز این قاعده مستثنی است.)

جوشکاری با هوا/گاز داغ یک تکنیک ساخت متداول برای تولید اقلام کوچکتر استمخازن شیمیایی, مخازن آب, مبدل های حرارتی، واتصالات لوله کشی.

در موردوب هاوفیلم هاممکن است از میله پرکننده استفاده نشود. دو ورقه پلاستیک از طریق یک گاز داغ (یا یکعنصر گرمایش) و سپس با هم رول می شوند. این یک فرآیند جوشکاری سریع است و می تواند به طور مداوم انجام شود.

میله جوش

میله جوش پلاستیکی که به آن میله جوشکاری ترموپلاستیک نیز گفته می شود، میله ای با سطح مقطع دایره ای یا مثلثی است که برای اتصال دو قطعه پلاستیک به یکدیگر استفاده می شود. آنها در طیف گسترده ای از رنگ ها برای مطابقت با رنگ مواد پایه موجود هستند. میله جوش پلاستیکی قرقره شده به نام "اسپلاین" شناخته می شود.

یکی از جنبه های مهم طراحی و ساخت میله جوش پلاستیکی استتخلخلاز مواد تخلخل بالا منجر به ایجاد حباب های هوا (معروف به حفره) در میله ها می شود که کیفیت جوش را کاهش می دهد. بنابراین بالاترین کیفیت میله های جوش پلاستیکی آنهایی با تخلخل صفر هستند که به آنها بدون خالی می گویند.

آب بندی حرارتی

آب بندی حرارتی فرآیند آب بندی یک ترموپلاستیک به گرمانرم مشابه دیگر با استفاده از گرما و فشار است. روش تماس مستقیم آب بندی حرارتی از یک قالب یا میله آب بندی که دائماً گرم می شود برای اعمال گرما به ناحیه یا مسیر تماس خاص برای آب بندی یا جوش دادن ترموپلاستیک ها به یکدیگر استفاده می کند. آب بندی حرارتی برای بسیاری از کاربردها از جمله اتصال دهنده های آب بندی حرارتی، چسب های فعال شده با حرارت و آب بندی فیلم یا فویل استفاده می شود. کاربردهای متداول برای فرآیند آب بندی حرارتی: کانکتورهای مهر و موم حرارتی برای اتصال LCD ها به آن استفاده می شودPCB هادر بسیاری از لوازم الکترونیکی مصرفی، و همچنین در دستگاه های پزشکی و مخابراتی. آب بندی حرارتی محصولات با چسب های حرارتی برای نگه داشتن صفحه های نمایش شفاف بر روی محصولات الکترونیکی مصرفی و برای سایر مجموعه ها یا دستگاه های ترموپلاستیک مهر و موم شده که در آنها به دلیل الزامات طراحی قطعه یا سایر ملاحظات مونتاژ، گزینه ای برای جوشکاری حرارتی یا اولتراسونیک نیست، استفاده می شود. مهر و موم حرارتی همچنین در ساخت فیلم آزمایش خون و رسانه های فیلتر برای خون، ویروس و بسیاری دیگر از دستگاه های نوار تست که امروزه در زمینه پزشکی استفاده می شود، استفاده می شود. فویل‌ها و فیلم‌های لمینت اغلب بالای سینی‌های پزشکی گرمانرم، بشقاب‌ها، بطری‌ها و ظروف میکروتیتر (میکرو چاه) برای مهر و موم کردن و/یا جلوگیری از آلودگی دستگاه‌های آزمایش پزشکی، سینی‌های جمع‌آوری نمونه و ظروف مورد استفاده برای محصولات غذایی با حرارت مهر و موم می‌شوند. کیسه‌ها یا ظروف انعطاف‌پذیر در صنایع غذایی از آب‌بندی حرارتی برای جوش‌کاری محیطی مواد پلاستیکی کیسه‌ها و/یا برای آب‌بندی پورت‌ها و لوله‌ها در کیسه‌ها استفاده می‌کنند. انواعی ازسیلرهای حرارتیبرای اتصال مواد ترموپلاستیک مانندفیلم های پلاستیکی: سیلر نوار داغ، سیلر ایمپالس و غیره.

جوشکاری دست آزاد

با جوشکاری دست آزاد، جت هوای داغ (یا گاز بی اثر) جوشکار به طور همزمان روی ناحیه جوش و نوک میله جوش پخش می شود. با نرم شدن میله، به داخل مفصل فشار داده می شود و به قطعات فیوز می شود. این فرآیند نسبت به سایرین کندتر است، اما تقریباً در هر شرایطی قابل استفاده است.

جوشکاری نوک سرعت

در جوشکاری سرعتی، جوشکار پلاستیکی که از نظر ظاهری و توانی شبیه به آهن لحیم کاری است، با یک لوله تغذیه برای میله جوش پلاستیکی تعبیه شده است. نوک سرعت میله و زیرلایه را گرم می کند و در عین حال میله جوش مذاب را در موقعیت خود فشار می دهد. مهره ای از پلاستیک نرم شده در محل اتصال قرار می گیرد و قطعات و میله جوش فیوز می شوند. با برخی از انواع پلاستیک مانند پلی پروپیلن، میله جوش ذوب شده باید با مواد پایه نیمه ذوب در حال ساخت یا تعمیر "مخلوط" شود. این تکنیک‌های جوشکاری در طول زمان بهبود یافته‌اند و بیش از 50 سال است که توسط سازندگان و تعمیرکاران حرفه‌ای پلاستیک در سطح بین‌المللی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. روش جوشکاری نوک سرعتی یک تکنیک جوشکاری بسیار سریعتر است و با تمرین می توان از آن در گوشه های تنگ استفاده کرد. یک نسخه از "تفنگ" نوک سرعت در اصل یک آهن لحیم کاری با نوک پهن و مسطح است که می تواند برای ذوب اتصال جوش و مواد پرکننده برای ایجاد یک اتصال استفاده شود.

جوشکاری اکستروژن

جوش اکستروژن امکان استفاده از جوش های بزرگتر را در یک پاس جوش می دهد. این روش ترجیحی برای اتصال مواد با ضخامت بیش از 6 میلی متر است. میله جوش به داخل یک اکسترودر پلاستیکی دستی مینیاتوری کشیده می‌شود، پلاستیکی می‌شود و با فشار از اکسترودر در برابر قطعات در حال اتصال خارج می‌شود، که با جت هوای گرم نرم می‌شوند تا امکان اتصال برقرار شود.

جوشکاری تماسی

این همان استجوش نقطه ایبه جز اینکه گرما با آن تامین می شودهدایت حرارتینوک پینچر به جای هدایت الکتریکی. دو قسمت پلاستیکی در جایی که نوک های گرم شده آنها را به هم نزدیک می کنند، ذوب می شوند و قطعات در این فرآیند به هم می پیوندند.

جوشکاری صفحه داغ

در رابطه با جوشکاری تماسی، از این تکنیک برای جوش دادن قطعات بزرگتر یا قطعاتی که هندسه جوش پیچیده ای دارند استفاده می شود. دو قسمتی که قرار است جوش داده شود در ابزار متصل به دو صفحه متضاد یک پرس قرار می گیرند. یک صفحه داغ با شکلی که با هندسه اتصال جوش قطعات مورد جوش مطابقت دارد، در موقعیتی بین دو قسمت حرکت می کند. دو صفحه متضاد، قطعات را در تماس با صفحه داغ حرکت می دهند تا زمانی که گرما سطوح مشترک را تا نقطه ذوب پلاستیک نرم کند. هنگامی که این شرایط به دست آمد، صفحه داغ برداشته می‌شود و قطعات به هم فشرده می‌شوند و تا زمانی که اتصال جوش سرد شود و مجدداً جامد شود برای ایجاد یک پیوند دائمی نگه داشته می‌شوند.

تجهیزات جوشکاری صفحه داغ معمولاً به صورت پنوماتیک، هیدرولیکی یا الکتریکی با موتورهای سروو کنترل می شوند.

این فرآیند برای جوش دادن اجزای زیر کاپوت خودرو، قطعات تزئینی داخلی خودرو، دستگاه‌های فیلتراسیون پزشکی، اجزای لوازم مصرفی و سایر اجزای داخلی خودرو استفاده می‌شود.

جوشکاری فرکانس بالا

پلاستیک های خاصی با دوقطبی های شیمیایی مانند PVC،پلی آمیدها(PA) واستات هامی توان با امواج الکترومغناطیسی فرکانس بالا گرم کرد. جوشکاری فرکانس بالا از این خاصیت برای نرم کردن پلاستیک برای اتصال استفاده می کند. گرمایش می تواند موضعی باشد و فرآیند می تواند مداوم باشد. همچنین به عنوان آب بندی دی الکتریک، آب بندی حرارتی RF (فرکانس رادیویی) شناخته می شود.

فرکانس رادیوییجوشکاری بسیار استتکنولوژی بالغکه از دهه 1940 وجود داشته است. دو قطعه از مواد روی یک پرس رومیزی قرار می گیرد که به هر دو سطح فشار وارد می کند. برای هدایت فرآیند جوشکاری از قالب ها استفاده می شود. هنگامی که پرس به هم می رسد، امواج فرکانس بالا (معمولا27.120 مگاهرتز) از ناحیه کوچک بین قالب و میز که در آن جوش انجام می شود عبور داده می شود. این میدان فرکانس بالا (فرکانس رادیویی) باعث حرکت و گرم شدن مولکول های مواد خاص می شود و ترکیب این گرما تحت فشار باعث می شود که جوش شکل قالب به خود بگیرد. جوش RF سریع است. این نوع جوش برای اتصال فیلم‌های پلیمری مورد استفاده در صنایع مختلف که در آن به یک مهر و موم ضد نشتی قوی نیاز است، استفاده می‌شود. در صنعت پارچه، RF اغلب برای جوش PVC وپلی اورتانپارچه های روکش دار (PU). این یک روش بسیار سازگار برای جوشکاری است.

متداول ترین مواد مورد استفاده در جوشکاری RF عبارتند از PVC و پلی اورتان. همچنین امکان جوش دادن پلیمرهای دیگر مانند نایلون، PET، PEVA، EVA و برخی پلاستیک های ABS وجود دارد. هنگام جوشکاری یورتان احتیاط کنید زیرا مشخص شده است که هنگام ذوب گازهای سیانید از خود خارج می کند.

جوش القایی

هنگامی که یک عایق الکتریکی، مانند یک پلاستیک، با موادی با رسانایی الکتریکی بالا، مانند فلزات یا الیاف کربن تعبیه شده است، می توان جوش القایی را انجام داد. دستگاه جوش شامل یک سیم پیچ القایی است که با جریان الکتریکی فرکانس رادیویی انرژی می گیرد. این یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که بر روی یک قطعه کار رسانای الکتریکی یا یک قطعه کار فرومغناطیسی عمل می کند. در یک قطعه کار رسانای الکتریکی، اثر گرمایش اصلی گرمایش مقاومتی است که به دلیل جریان های القایی به نامجریان های گردابی. جوشکاری القایی مواد ترموپلاستیک تقویت شده با فیبر کربن یک فناوری است که معمولاً در صنعت هوافضا استفاده می شود.

در یک قطعه کار فرومغناطیسی، پلاستیک می تواند باشدجوش القاییبا فرموله کردن آنها با ترکیبات فلزی یا فرومغناطیسی به نام susceptors. این گیرنده‌ها انرژی الکترومغناطیسی را از یک سیم پیچ القایی جذب می‌کنند، داغ می‌شوند و انرژی گرمایی خود را با هدایت حرارتی به مواد اطراف از دست می‌دهند.

جوش تزریقی

جوشکاری تزریقی مشابه/یکسان جوشکاری اکستروژن است، با این تفاوت که با استفاده از نوک های خاصی در جوشکار دستی، می توان نوک را در سوراخ های پلاستیکی با اندازه های مختلف وارد کرد و آنها را از داخل به بیرون وصله کرد. مزیت این است که نیازی به دسترسی به پشت سوراخ نقص نیست. گزینه جایگزین یک وصله است، با این تفاوت که این وصله را نمی توان با پلاستیک اطراف اصلی به همان ضخامت سمباده زد. PE و PP برای این نوع فرآیند مناسب ترین هستند. Drader injectiweld نمونه ای از این ابزار است.

جوشکاری اولتراسونیک

در جوشکاری اولتراسونیک از ارتعاشات با دامنه کم فرکانس بالا (15 کیلوهرتز تا 40 کیلوهرتز) برای ایجاد گرما از طریق اصطکاک بین مواد مورد اتصال استفاده می شود. رابط این دو قسمت به طور ویژه برای تمرکز انرژی برای حداکثر استحکام جوش طراحی شده است. التراسونیک را می توان تقریباً بر روی تمام مواد پلاستیکی استفاده کرد. این سریعترین تکنولوژی آب بندی حرارتی موجود است.

جوشکاری اصطکاکی

در جوشکاری اصطکاکی، دو قسمتی که باید مونتاژ شوند با فرکانس کمتر (معمولاً 1{4}}0-300 هرتز) و دامنه بالاتر (معمولاً 1 تا 2 میلی‌متر (0.039 تا 0.079 اینچ)) به هم مالیده می‌شوند. نسبت به جوشکاری اولتراسونیک اصطکاک ناشی از حرکت همراه با فشار گیره بین دو قسمت باعث ایجاد گرما می شود که شروع به ذوب مناطق تماس بین دو قسمت می کند. در این مرحله، مواد پلاستیکی شروع به تشکیل لایه‌هایی می‌کنند که با یکدیگر در هم تنیده می‌شوند، که در نتیجه منجر به یک جوش قوی می‌شود. در پایان حرکت ارتعاشی، قطعات تا زمانی که اتصال جوش سرد شود و پلاستیک ذوب شده دوباره جامد شود، در کنار هم باقی می مانند. حرکت اصطکاک می تواند خطی یا مداری باشد و طراحی مشترک دو قسمت باید اجازه این حرکت را بدهد.

جوشکاری چرخشی

جوشکاری اسپین شکل خاصی از جوشکاری اصطکاکی است. با این فرآیند، یک جزء با یک اتصال جوش گرد ثابت نگه داشته می شود، در حالی که یک جزء جفت با سرعت بالا می چرخد ​​و بر روی جزء ثابت فشرده می شود. اصطکاک دورانی بین دو جزء تولید گرما می کند. هنگامی که سطوح اتصال به حالت نیمه مذاب می رسند، جزء چرخش به طور ناگهانی متوقف می شود. نیروی وارد بر دو جزء تا زمانی که اتصال جوش سرد و دوباره جامد شود حفظ می شود. این یک روش متداول برای تولید چرخ‌های پلاستیکی کم و متوسط ​​است، به عنوان مثال، برای اسباب‌بازی‌ها، چرخ دستی‌های خرید، سطل‌های بازیافت، و غیره. این فرآیند همچنین برای جوش دادن دهانه‌های مختلف پورت به اجزای زیر کاپوت خودرو استفاده می‌شود.

جوش لیزری

این تکنیک مستلزم آن است که یک قسمت به پرتو لیزر منتقل شود و قسمت دیگر جذب پرتو یا پوششی در سطح مشترک باشد تا به پرتو جذب شود. در حالی که پرتو لیزر در امتداد خط اتصال حرکت می کند، دو قسمت تحت فشار قرار می گیرند. پرتو از قسمت اول عبور می کند و توسط قسمت دیگر یا پوشش جذب می شود تا گرمای کافی ایجاد کند تا رابط ایجاد یک جوش دائمی را نرم کند.

لیزرهای دیود نیمه هادی معمولاً در جوشکاری پلاستیک استفاده می شود. از طول موج های بین 808 تا 980 نانومتر می توان برای پیوستن به ترکیبات مختلف مواد پلاستیکی استفاده کرد. سطوح توان کمتر از 1 وات تا 100 وات بسته به مواد، ضخامت و سرعت فرآیند مورد نظر مورد نیاز است. سیستم های لیزر دایود دارای مزایای زیر در اتصال مواد پلاستیکی هستند:

تمیزتر از چسبندگی چسب

بدون میکرو نازل برای گرفتگی

بدون مایع یا بخار که بر روی سطح تأثیر بگذارد

بدون مواد مصرفی

توان عملیاتی بالاتر

می تواند به قطعه کار در هندسه چالش برانگیز دسترسی داشته باشد

سطح بالایی از کنترل فرآیند

الزامات اتصالات با استحکام بالا عبارتند از:

انتقال کافی از طریق لایه بالایی

جذب توسط لایه زیرین

سازگاری مواد - خیس شدن

طراحی خوب مفصل - فشار بستن، ناحیه مفصل

چگالی توان کمتر

یک لیست نمونه از موادی که می توان به آنها پیوست عبارتند از:

پلی پروپیلن

پلی کربنات

اکریلیک

نایلون

ABS

کاربردهای خاص عبارتند از آب بندی / جوش / اتصال: کیسه های کاتتر، ظروف پزشکی، کلیدهای کنترل از راه دور خودرو، محفظه های ضربان ساز قلب، اتصالات آشکار سرنگ، چراغ های جلو یا چراغ های عقب، محفظه های پمپ و قطعات تلفن همراه.

جوشکاری پلاستیک لیزری شفاف

فناوری لیزر فیبر جدید، خروجی طول موج‌های لیزری بالاتر را با بهترین نتایج معمولاً در حدود 2،000 نانومتر، به طور قابل‌توجهی بالاتر از میانگین لیزر دایود ۸۰۸ تا ۱۰۶۴ نانومتر که برای جوشکاری پلاستیک لیزری سنتی استفاده می‌شود، امکان پذیر می‌سازد. از آنجایی که این طول موج های بالاتر به راحتی توسط گرمانرم ها جذب می شوند تا تابش مادون قرمز در جوشکاری پلاستیک سنتی، جوش دادن دو پلیمر شفاف بدون هیچ رنگ یا افزودنی جاذب امکان پذیر است. کاربردهای رایج بیشتر در صنعت پزشکی برای دستگاه هایی مانند کاتترها و دستگاه های میکروسیال کاهش می یابد. استفاده زیاد از پلاستیک های شفاف، به ویژه پلیمرهای انعطاف پذیر مانند TPU، TPE و PVC، در صنعت تجهیزات پزشکی، جوش لیزری شفاف را به یک تناسب طبیعی تبدیل می کند. همچنین، این فرآیند نیازی به افزودنی‌ها یا رنگ‌های جاذب لیزری ندارد که آزمایش و برآوردن الزامات زیست سازگاری را به طور قابل‌توجهی آسان‌تر می‌کند.

جوش حلال

در جوشکاری با حلال، از حلالی استفاده می شود که می تواند به طور موقت پلیمر را در دمای اتاق حل کند. وقتی این اتفاق می‌افتد، زنجیره‌های پلیمری آزادانه در مایع حرکت می‌کنند و می‌توانند با سایر زنجیره‌های حل شده مشابه در جزء دیگر مخلوط شوند. با توجه به زمان کافی، حلال از طریق پلیمر نفوذ می کند و به محیط می رود، به طوری که زنجیره ها تحرک خود را از دست می دهند. این یک توده جامد از زنجیره های پلیمری در هم پیچیده را به جا می گذارد که یک جوش حلال را تشکیل می دهد.

این تکنیک معمولاً برای اتصال لوله PVC و ABS مانند لوله کشی خانگی استفاده می شود. "چسباندن" مدل های پلاستیکی (پلی کربنات، پلی استایرن یا ABS) نیز یک فرآیند جوشکاری با حلال است.

دی کلرومتان(متیلن کلرید) که در رنگ بری قابل دستیابی است، می تواند پلی کربنات و پلی متیل متاکریلات را با حلال جوش دهد. دی کلرومتان پلاستیک های خاصی را به صورت شیمیایی جوش می دهد. به عنوان مثال، برای آب بندی پوشش کنتورهای الکتریکی استفاده می شود. این نیز یک جزء - همراه باتتراهیدروفوران- حلال مورد استفاده برای جوشکاری لوله کشی.