۰تا۱۰۰ جوش پلاستیک به زبان ساده

تعریف جوش پلاستیک

وقتی نام جوشکاری برده می شود ، اکثر ما فرآیند جوشکاری دو قطعه فولاد با استفاده از جوشکاری الکترود دستی را به یاد می‌آوریم اما امروزه جوشکاری خیلی خیلی گسترده شده است بطوریکه اگر بخواهیم تک تک آنها را بشماریم بالغ بر ۱۰۰ فرآیند جوشکاری می توانیم نام ببریم ، یکی از این فرآیند ها جوشکاری پلمیر و جوش پلاستیک ها است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شویم .

جوشکاری پلاستیک فرآیند ایجاد پیوند مولکولی بین دو پلاستیک سازگار با هم است. جوش حاصل از دو پلاستیک معمولاً مقاومت بالاتری را ارائه می دهد. مراحل انجام جوشکاری پلاستیک در ۳ مرحله خلاصه می شود : ۱) فشار دادن ۲) گرم کردن ۳) سرد شدن جوش .

فرآیندهای جوشکاری پلاستیک در درجه اول با روش های گرم کردن پلاستیک به منظور اتصال متفاوت هستند ، غالب فرآیند های جوشکاری پلاستیک از ملاحضات استفاده از نیرو و نحوه سرد کردن و …. برای اتصال دو جنس مشابه و یا غیر مشابه پلاستیک یا بصورت گسترده تر پلیمر برای جوشکاری استفاده می کنند.

انواع روش های جوشکاری پلاستیک

۱) جوش پلاستیک اولتراسونیک

جوش پلاستیک التراسونیک عبارت است از اتصال دو قطعه پلیمری با استفاده از گرما ناشی از حرکت مکانیکی با فرکانس بالا به عبارت دیگر در جوشکاری التراسونیک پلاستیک ها انرژی لازم با تبدیل انرژی الکتریکی با فرکانس بالا به حرکت مکانیکی با فرکانس بالا انجام می شود.

این حرکت مکانیکی با فرکانس بالا ، همراه با نیروی اعمال شده ، باعث ایجاد گرمای اصطکاک در سطوح جفت کننده قطعات پلاستیکی (ناحیه مشترک) می شود ، در نتیجه مواد پلاستیکی ذوب شده و پیوند مولکولی بین قطعات ایجاد می کنند.

برای اتصال با جوش پلاستیک التراسونیک دو قطعه پلاستیکی باید ترموپلاستیک باشند یعنی با دادن حرارت به آنها نرم شوند ، و لازم است مواد از نظر شیمیایی با هم سازگار باشند. در غیر این صورت ، حتی اگر هر دو ماده با هم ذوب شوند ، هیچ پیوند مولکولی به وجود نخواهد آمد.

 برای مثال جوشکاری پلی اتیلن به پلی پروپیلن امکان پذیر نیست چرا که هر دوی این مواد نیمه کریستالی با ظاهری مشابه و بسیاری از خصوصیات مشترک دیگر دارند. با این حال ، آنها از نظر شیمیایی سازگار نیستند ، و بنابراین قادر به جوشکاری آنها به یکدیگر نیستیم.

مزایای جوش پلاستیک التراسونیک

مزایای بسیاری برای استفاده از جوش پلاستیک التراسونیک وجود دارد. یک فرایند جوشکاری التراسونیک سریع ، تمیز ، کارآمد و قابل تکرار است که ضمن مصرف انرژی بسیار کمی ، پیوندهای قوی و ایجاد می کند. هیچ نوع حلال ، چسب ، اتصال دهنده های مکانیکی لازم ندارد.

 جوش نهایی حاصل از التراسونیک محکم و تمیز است . موادی پلیمیری که جوش پذیری خوبی ندارد غالباً با این رو می توان آنها را به هم متصل کرد . در این روش چون حرارت به سرعت منتقل می شوند دو قطعه به سرعت به هم متصل می شوند همین موضوع سبب می شوند این روش نسبت به سایر روش های دیگر سرعت بالاتری داشتـــه باشد.

جوشکاری التراسونیک به صورت گسترده در ساخت قسمت های برقی اتومبیل و تجهیزات برقی و اسباب بازی ها و … استفاده می شود.

۲) جوش لرزشی

جوش لرزشی یا Vibration Welding به طور فیزیکی یکی از دو قطعه پلاستیکی را به صورت افقی تحت فشار حرکت می دهد و از طریق اصطکاک سطحی گرمای ایجاد شده باعث ذوب و جوش قطعات می شود. در مقایسه با جوشکاری التراسونیک پلاستیک ، جوشکارهای لرزشی در فرکانس های بسیار کمتری ، دامنه های بالاتر و نیروی کلمپینگ (نیروی نگه داشتن قطعه) بسیار بیشتر کار می کنند.

با استفاده از جوش لرزشی می توان تمام مواد گرمانرم شناخته شده را جوشکاری کرد مانند کامپوزیت ها و پارچه و سایر محصولات پتروشیمی مانند رزین های آمورف مانند ABS / PC ، PVC ، PMMA یا PES و نیمه بلورین مانند HDPE ، PA ، PP و TEO را جوشکاری کرد.

مزایای جوش لرزشی

۱) سرعت زیاد

۲) جوش با استحکام بالا

۳) قابلیت جوشکاری طیف وسیعی از مواد پلیمری

۳) جوش پلاستیک لیزر

جوشکاری لیزر یا Laser Welding قطعات پلاستیکی به عنوان یک فرآیند اتصال قوی ، انعطاف پذیر و دقیق برای اتصال قطعات پلیمری است . جوش پلاستیک با لیزر تولید مقیاس کوچک قطعات با هندسه های پیچیده گرفته تا تولید صنعتی با حجم بالا ، امکان پذیر می کند ، جایی که می توان آن را به راحتی در خطوط اتوماسیون ادغام کرد. در این فرآیند از پرتوی لیزر برای ذوب پلاستیک در ناحیه اتصال دو قطعه با انتقال مقدار انرژی کنترل شده به یک مکان دقیق استفاده می شود.

الزامات این فرآیند جوشکاری مانند سایر تکنیک های جوشکاری پلاستیک است ، اما اغلب به نظر می رسد که حساسیت کمتری نسبت به سایر فرایندهای جوشکاری پلاستیک به اختلاف دمای ذوب دارد . تقریباً تمام ترموپلاستیک ها با استفاده از منبع لیزر مناسب و طراحی مفصل مناسب قابل جوشکاری هستند.

مزایای جوشکاری لیزر

۱) سطح جوش کیفیت مناسبی دارد و فاقد زائده اضافی است .

۲) جوش استحکام بالایی دارد .

۳) کاهش مقدار تنش باقیمانده

۴) قابلیت تنظیم فرایند و دقت

۵) تکرار پذیری فرآیند

۶) بدون مواد مصرفی

نرخ تولید بالا سبب می شود که در کل تولیدات نسبت هزینه به قطعه ، مقرون به صرفه باشد.

۴) جوش پلاستیک چرخشی

جوشکاری چرخشی یا Spin Welding اتصال با چرخش و فشار و در نتیجه گرم شدن محل اتصال انجام می شود . دستگاه جوشکاری چرخشی یا جوشکاری اسپین برای جوشکاری قطعات ترموپلاستیک با اتصالات مدور مورد استفاده قرار می گیرد ، اصطکاک حاصل گرما ایجاد می کند که قطعات را در محل اتصال ذوب می کند و هنگامی که چرخش متوقف می شود ، مواد سرد می شوند و جامد می شوند و مونتاژ توسط جوش به یکدیگر متصل می شوند.  دستگاه جوشکاری چرخشی باید این قابلیت را داشته باشد که پس از ایجاد ذوب نسبی بین دو قطعه ، چرخش را در یک زاویه مشخص متوقف کند.

پارامترهای زیر باید در دستگاه جوشکاری چرخشی یا جوشکاری اسپین کنترل شوند :۱) سرعت چرخش بر اساس چرخش RPM (تعداد دور بر دقیقه) ، عمق جوش و مدت زمان نگه داشتن ، تنظیمات این ها و همچنین سایر پارامترها به طول و عمق نیاز به جوشکاری ، جنس مواد و سطح مقطع طراحی مشترک و سایر عوامل بستگی دارد.

مزایای جوشکاری چرخشی

از مزایای استفاده از فرآیند جوشکاری چرخشی می توان به اتصالات دائمی با کیفیت بالا ، هزینه کمتری تجهیزات در مقایسه با سایر فرآیندها ، سهولت مونتاژ ، کاهش مصرف انرژی ، سریع بالای آن اشاره کرد.

۵) جوش پلاستیک صفحات داغ

فرآیند جوشکاری صفحات داغ یا Hot Plate Welding از یک پلاتین گرم برای ذوب کردن سطح اتصالات دو قطعه ترموپلاستیک استفاده می شود. در این روش قطعه بین دو صفحه داغ قرار می گیرد که با فشردن و اعمال حرارت منطقه مورد نظر را ذوب می کند و دو قطعه به هم متصل می شوند.

جوشکاری صفحه داغ تقریباً برای هر ماده ترموپلاستیک مناسب است ، اما بیشتر در مورد ترموپلاستیک های نرم و نیمه کریستالی مانند PP و PE مورد استفاده قرار می گیرد. در صورت رعایت مراحل صحیح جوش ، جوش از استحکام بالایی برخوردار است.

مواد غیر مشابه در صورتی  که دارای نقاط ذوب مشابه و ویسکوزیته مذاب مشابه باشند را می توان با فرآیند جوشکاری صفحات داغ به هم متصل کرد.

۶) جوشکاری مادون قرمز

در فرآیند جوشکاری مادون قرمز، از اشعه مادون قرمز استفاده می شود که توسط آن قطعات پلاستیکی که باید جوشکاری شوند توسط انرژی اشعه مادون قرمز گرم می شود و در نتیجه ، سطح قطعه‌ی پلاستیکی ذوب می شود ، و با فشار دادن آنها به یکدیگر ، اجزاء متصل می شوند.

با روش جوشکاری مادون قرمز می توان پلیمر های زیر را جوشکاری کرد ، مانند : پلی پروپیلن (PP) ، پلی استایرن (PS) ، ABS ، PBT ، پلی اتیلن (PE) ، پلی اتیلن ترفتالات (PET) ، پلی متیل متاتریلات (PMMA)