اتصال حرارتی پلاستیک ها (Plastic Welding)

[Peyman 16,150]

جوشکاری پلاستیک ها :

قطعات پلاستیکی را می توان به طرق مختلف بررویهم سوارکرد . بطورکلی این روش ها در 3 گروه طبقه بندی می شوند که عبارتند از:

 

 

1- چسباندن پلاستیک ها بر رویهم :

 

در فرآیند چسباندن قطعات پلاستیکی سطوحی را که قراراست بهم چسبانده شوندبا لایه ای از چسب پوشانده و سپس آنها را رویهم گذاشته وبا اعمال فشار متوسطی به یکدیگر می چسبانند. نوع چسب مورد استفاده درهرحالت بستگی به نوع ماده ای دارد که قرار است چسبانده شود.

 

 

2- سوار کردن قطعات پلاستیکی به طریقه مکانیکی :

 

قطعات پلاستیکی را می توان با استفاده ازاتصالات مکانیکینظیر پیچ ،پرچ، بست ، مهره ،مفصل ، چفت فنری وغیره نیز بر رویهم سوار نمود، مزیت اصلی استفاده از اتصالات مکانیکی برای سوار کردن قطعات پلاستیکی ،اولا امکان اتصال قطعات غیرهمجنس بررویهم وثانیا امکان اتصال قطعات ساخته شده ازپلاستیک های ترموست علاوه بر ترموپلاستیک ها می باشد.

 

 

3- جوشکاری پلاستیک ها :

 

اتصال حرارتی ساده ترین و متداولترین روش برای متصل کردن ورق ها یا قطعات پلاستیکی می باشد. در این روش از اعمال همزمان فشار وحرارت به موضع اتصال استفاده می شود.

 

 

 

 

آشنایی باانواع جوش ها وفرآیندهای مختلف جوشکاری پلاستیک

 

درجوشکاری پلاستیک ها نوع جوش بکار رفته مشابه انواع آن در جوشکاری فلزات است. همان روش های آماده سازی لبه های اتصال (شامل پخ زنی ، انطباق وجفت کردن، تعیین و تنظیم ریشه جوش وغیره) که درجوشکاری فلزات به کارمی رفت، برای جوشکاری پلاستیک ها نیزلازم هستند. در صورتیکه نیازبه جوش با کیفیت خوب داشته باشیم، اهمیت پخ زنی لبه های اتصال بیشتر خواهد بود. حتی می توان گفت که اهمیت پخ زنی در جوشکاری پلاستیک ها بیش از جوشکاری فلزات است.از آنجا که خواص فیزیکی ترموپلاستیک ها وفلزات با یکدیگر متفاوتند،اختلافات قابل توجهی در روش های مورد استفاده در جوشکاری این دو به چشم می خورد.

 

درجوشکاری فلزات ، فلز سیم جوش وفلز زمینه با یکدیگر ترکیب شده ودرز جوش را پر می کنند ولی در جوشکاری ترمو پلاستیک ها ذوب شدن و جریان یافتن مذاب به داخل درز جوش عملی نشده بلکه سیم جوش یا پلاستیک جوش نرم شده وبا اعمال فشار کمی که توسط وسیله جوشکاری به آن وارد می شود این دو عامل با یکدیگر یک پیوند دائمی و ثابتی بوجود می آورند. برخی از مواد ترموپلاستیکی در حین جوشکاری تولید گازها وبخارات سمی می کنند،لذا پیشگیری ها وموارد احتیاطی که توسط سازندگان این گونه مواد خاطر نشان می شوند بایدهمواره مورد توجه قرار گیرند . برای پیشگیری از بروز هر گونه اشتباه مخاطره آمیز و استنشاق گازهای سمی باید عملیات جوشکاری را در محل های روباز یا کارگاه های مجهز به تهویه های بسیار خوب انجام داد . پلاستیک جوش را می توان به کمک میله هایی با مقطع گرد ،بیضی ، مثلثی ویا نوارهای پهن بر قطعه مورد جوشکاری اعمال نمود . نوارهای پلاستیکی پهن ونرم را برای جوشکاری وتعمیر آستر تانک ها مورد استفاده قرار می دهند . این نوارهارا معمولا به شکل کلاف وبه کمک جوشکاری تک پاسی و با سرعت زیاد مورد استفاده قرار می دهند .

 

 

فرآیند های اصلی مورد استفاده در جوشکاری پلاستیک ها عبارتند از

 

 

۱- جوشکاری با گاز داغ

 

2- جوشکاری آلتراسونیک یا فراصوتی

 

3- جوشکاری اصطکاکی

 

4- جوشکاری باابزارهای داغ

 

5- جوشکاری القایی

 

6- جوشکاری با فرکانس بالا

 

7- جوشکاری با لیزر

 

8- جوشکاری با ریزموجها

 

 

 

منبع : گروه تحقیقاتی مهندسی جوش

 

 

 

[pesare shad 1,097]

جوشکاری پلاستیک ها توسط ابزارهای داغ :

 

 

در روش جوشکاری با ابزارهای داغ با استفاده از یک منبع حرارتی (مثل هیتری با نوارهای الکتریکی ، صفحات داغ ،میله های حلقه ای شکل یا هویه) قطعات پلاستیکی را تا دمای ذوبشان گرم میکنند .

بعد قطعات را در تماس با یکدیگر ودر فاصله 3 میلیمتری از ابزار داغ قرار می دهند . وقتی که سطوح مورد جوش ذوب شدند منبع حرارتی را از موضع جوش دور کرده و با اعمال فشار کمی قطعات را به سرعت به یکدیگر متصل کرده وآنقدر در این حالت نگه می دارند تا محل اتصال خنک شود. تمام فرایند خیلی سریع صورت گرفته و با اعمال فشار کمی از 5 تاpsi 15 حدود 5 تا 15 ثانیه طول می کشد.

یکی از مهمترین فاکتورها در فرآیند جوشکاری قطعات با استفاده از ابرارهای داغ زمان لازم برای دور کردن قطعه از ابزار داغ و اعمال فشار بعدی آن است . این مدت باید تا حد امکان کوتاه انتخاب شود(یک الی دو ثانیه ) چون یک تاخیر کوتاه دراین لحظه منجر به ایجاد جوش ضعیفی خواهد شد .

 

تجهیزات و ابزارهای لازم در جوشکاری پلاستیکها با ابزارهای داغ:

 

سطح فلزی ابزارهای داغی که در این روش جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرند معمولا از جنس فولاد یا پوشش نیکل یا آلومینیوم یکپارچه است . منبع حرارت مورد استفاده اغلب الکتریکی بوده البته در برخی موارد دستگاههای سیاری برای حرارت دادن طراحی شده است که از شعله اکسی استیلن یا پروپان استفاده می کنند.

کوششهای زیادی شده تا با استفاده از روانساز ها یا عوامل واسطه ای از چسبیدن قطعات به ابزارهای داغ جلوگیری شود . اما این تلاش ها تاثیر چندانی نداشته و ثابت شده است که جوش هایی که به طریق فوق ایجاد میشوند مرغوبیت کمتری نسبت به جوشهایی که بدون استفاده از روانساز یا عوامل واسطه ای ایجاد شده اند، دارند.

 

شرایط جوشکاری با ابزارهای داغ :

دمای ابزارهای داغ باید دقیقا کنترل شده و در صورتیکه از سیستم هدایت مستقیم حرارت استفاده شود باید دمای آنرا در برد حرارتی بالاتر از 200 تا 370 درجه تعدیل نمود . هنگامی که حرارت به طریقه تشعشعی منتقل میشود باید از دماهای تا 540 درجه استفاده نمود .

اگر حرارت را بالاتر از برد حرارتی فوق ببریم ممکن است به سوختن و تجزیه پلیمر و در نتیجه تضعیف جوش حاصله بیانجامد .

 

کاربردهای جوشکاری با ابزارهای داغ :

 

سود مندی این روش را می توان با کمک این حقیقت بیشتر آشکار نمود که در یک روند تدریجی بیش از 330000 متر خطوط فاضلاب آلمان با این متد ساخته شده است ودر آمریکا نیز در حدود50000 متر لوله های پلی اتیلنی با دانسیته بالا که مستلزم 4000 اتصال

می باشند با همین روش رویهم سوار شده اند.

جوش نقطه ای فراصوتی (Ultrasonic Spot Welding ) :

 

 

 

در جوشکاری نقطه ای فراصوتی نوک مخصوص بوسیله انرژی نوسانی از میان لایه های بالایی ورق ترموپلاستیکی به سمت لایه های پایینی آن رانده می شود . واین کار تا عمق 2/1 از ضخامت لایه پایینی ادامه می یابد. برای اعمال نوسانات فراصوتی به قطعات ترموپلاستیکی از مشعل یا gun مخصوص جوشکاری نقطه ای فراصوتی استفاده می شود .

در عین حال که حفره شکل می گیرد حرارت ناشی از اصطکاک در فصل مشترک دو سطح ترموپلاستیکی گسترده می شود . پلاستیک مذاب از ورق بالایی به داخل حفره ای که در ورق زیرین ایجاد شده است جریان یافته و باعث اتصال دو سطح به یکدیگر می گردد .

 

 

 

جوشکاری اصطکاکی (Friction Welding ) :

 

 

این روش اولین بار در سال 1942 توسط هنینگ برای اتصال لب به لب پلاستیک های PVC ارائه شد . در این روش برای اتصال سطوح از اصطکاک وفشار به طور همزمان استفاده می شود . جوشکاری اصطکاکی اصطلاحی است برای بیان اتصالی که مستقیما در نتیجه حرارت تولید شده بواسطه مالش دو سطح به یکدیگر ایجاد می شود . بدین ترتیب حرارت تولید شده دو سطح ترموپلاستیکی را ذوب کرده و با اعمال فشار بعدی حرکت این مجموعه متوقف می شود، در پایان پس از سرد شدن نمونه آن را از دستگاه پیاده می کنند .

معمول ترین نوع جوشکاری اصطکاکی که درحال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد جوشکاری تصطکاکی چرخان است . این تکنیک شامل چرخاندن یک قطعه در مقابل قطعه دیگری از مجوعه که به طور ثابت نگه داشته شده است ،می باشد . سرعت و فشار همزمان منجر به تولید حرارت اصطکاکی شده و این حرارت صرف ذوب کردن سطوح مجاور می گردد .

 

 

مزایا ومحدودیت های جوشکاری اصطکاکی چرخان:

 

الف: مزایا

 

1- این روش بسیار سریع بوده و سیکل جوشکاری می تواند در زمان کوتاهی از 30تا 45 ثانیه کامل شود .

2- این روش بسیار اقتصادی است چون می توان آنرا به کمک ماشین های استانداردی که در اغلب کارگاه ها پیدا می شود ( از قبیل ماشین تراش و یا دستگاه های مشابه ) انجام داد و وسایل لازم برای آن معمولا بسیار ساده و ارزان هستند .

3- این یک روش بسیار عالی برای جوشکاری مواد ترموپلاستیکی است که در دماهای بالا دچار اکسیداسیون می شوند ، چون دو سطح مورد جوش در تمام مدت عملیات در تماس با یکدیگر بوده ومقدارکمی از ماده بواسطه اعمال فشار از درز جوش بیرون زده واکسیداسیون بسیار ضعیفی در جوش ایجاد می شود .

4- چون هیچگونه حلال ، چسب ، سیم جوش و دیگر مواد خارجی در این عملیات بکار نمی رود اتصال حاصله دارای همان خواص ماده زمینه است .

 

ب : محدودیت ها

 

1- وجود محدودیت هایی برای ایجاد اتصال درقطعات غیر مدور ، در بسیاری موارد این محدودیت ها را می توان با طراحی موضع جوش به صورت مقطعی مدور ازیک

قطعه غیر مدور بر طرف نمود .

2- در بسیاری موارد برای ایجاد یک جوش بد چند جرقه مرئی کافیست ،این زیان را می توان با تغییر طرح اتصال برطرف نمود و اجازه داد که جرقه در مقاطع یا سطوح پنهان جسم ایجاد شود .