Varjenje plastike: varjenje polizdelkov iz plastike je opisano v ISO 472 kot postopek spajanja zmehčanih površin materialov, običajno s pomočjo toplote (razen varjenja s topilom). Varjenje termoplastov poteka v treh zaporednih fazah, in sicer priprava površine, uporaba toplote in tlaka ter hlajenje. Za spajanje polizdelkov iz plastičnih mas so bile razvite številne metode varjenja. Na podlagi mehanizma generiranja toplote na varilnem vmesniku lahko metode varjenja termoplastov razvrstimo kot metode zunanjega in notranjega ogrevanja, kot je prikazano na sliki. Po drugi strani pa izdelava kakovostnega zvara ni odvisna le od metod varjenja, temveč ampak tudivarivostosnovnih materialov. Zato je vrednotenjevarivostje ključnega pomena pred varjenjem (glejReološka varivost) za plastiko.
Varjenje z vročim plinom
Varjenje z vročim plinom, znano tudi kot varjenje z vročim zrakom, je tehnika varjenja plastike z uporabo toplote. Posebej zasnovana toplotna pištola, imenovana varilec na vroč zrak, proizvaja curek vročega zraka, ki zmehča tako dele, ki jih je treba spojiti, kot plastično polnilno palico, ki morajo biti vsi iz enake ali zelo podobne plastike. (VarjenjePVCdoakrilje izjema od tega pravila.)
Varjenje z vročim zrakom/plinom je običajna proizvodna tehnika za izdelavo manjših predmetov, kot je nprcisterne za kemikalije, rezervoarji za vodo, izmenjevalci toplote, invodovodne armature.
V primerumrežeinfilmipolnilne palice ni dovoljeno uporabiti. Dva lista plastike se segrejeta z vročim plinom (ali agrelni element) in nato zvaljani skupaj. To je hiter postopek varjenja in ga je mogoče izvajati neprekinjeno.
Varilna palica
Plastična varilna palica, znana tudi kot termoplastična varilna palica, je palica s krožnim ali trikotnim prečnim prerezom, ki se uporablja za povezovanje dveh kosov plastike. Na voljo so v široki paleti barv, ki se ujemajo z barvo osnovnega materiala. Navita plastična varilna palica je znana kot "spline".
Pomemben vidik oblikovanja in izdelave plastične varilne palice jeporoznostmateriala. Visoka poroznost povzroči nastanek zračnih mehurčkov (znanih kot praznine) v palicah, kar zmanjša kakovost varjenja. Najbolj kakovostne plastične varilne palice so torej tiste z ničelno poroznostjo, ki jih imenujemo voidless.
Toplotno tesnjenje je postopek tesnjenja enega termoplasta na drugega podobnega termoplasta z uporabo toplote in pritiska. Metoda toplotnega tesnjenja z neposrednim kontaktom uporablja stalno segreto matrico ali tesnilno palico za dovajanje toplote na določeno kontaktno površino ali pot za tesnjenje ali varjenje termoplastov skupaj. Toplotno tesnjenje se uporablja za številne aplikacije, vključno s toplotno tesnjenimi konektorji, termično aktiviranimi lepili in tesnjenjem s folijo ali folijo. Običajne aplikacije za postopek toplotnega tesnjenja: konektorji za toplotno tesnjenje se uporabljajo za spajanje LCD zaslonovPCB-jiv številnih potrošniški elektroniki, pa tudi v medicinskih in telekomunikacijskih napravah. Toplotno tesnjenje izdelkov s toplotnimi lepili se uporablja za pritrditev jasnih zaslonov na potrošniške elektronske izdelke in za druge zaprte termoplastične sklope ali naprave, pri katerih toplotno vstavljanje ali ultrazvočno varjenje ni možno zaradi zahtev glede oblikovanja delov ali drugih vidikov sestavljanja. Toplotno zapiranje se uporablja tudi pri izdelavi filmov za krvne preiskave in filtrirnih medijev za kri, viruse in številnih drugih naprav s testnimi lističi, ki se danes uporabljajo v medicini. Laminatne folije in filmi so pogosto toplotno zatesnjeni preko vrha termoplastičnih medicinskih pladnjev, mikrotitrskih plošč (mikrovdolbinic), steklenic in posod za tesnjenje in/ali preprečevanje kontaminacije medicinskih testnih naprav, pladnjev za zbiranje vzorcev in posod, ki se uporabljajo za prehrambene izdelke. Medicinski in Proizvodnja vrečk v živilski industriji Vrečke ali fleksibilne posode uporabljajo toplotno zapiranje bodisi za obodno varjenje plastičnega materiala vrečk in/ali za zapiranje vrat in cevi v vrečke. Raznolikosttoplotno tesnilaso na voljo za spajanje termoplastičnih materialov, kot nprplastične folije: tesnilo za vroče palice, impulzno tesnilo itd.
Prostoročno varjenje
Pri prostoročnem varjenju curek vročega zraka (ali inertnega plina) iz varilca istočasno deluje na območje vara in konico varilne palice. Ko se palica zmehča, se potisne v spoj in se spoji z deli. Ta postopek je počasnejši od večine drugih, vendar ga je mogoče uporabiti v skoraj vseh situacijah.
Hitrostno varjenje konice
Pri hitrem varjenju je varilec za plastiko, ki je po videzu in moči podoben spajkalniku, opremljen z dovodno cevjo za plastično varilno palico. Hitrostna konica segreje palico in podlago, hkrati pa pritisne staljeno zvarno palico na svoje mesto. Kos zmehčane plastike se položi v spoj, deli in varilka pa se zlijejo. Pri nekaterih vrstah plastike, kot je polipropilen, je treba staljeno varilno palico "zmešati" z napol staljenim osnovnim materialom, ki ga izdelujemo ali popravljamo. Te varilne tehnike so bile sčasoma izboljšane in jih že več kot 50 let uporabljajo profesionalni proizvajalci plastike in serviserji po vsem svetu. Metoda hitrega varjenja s konico je veliko hitrejša tehnika varjenja in jo je z vajo mogoče uporabiti v ozkih kotih. Različica "pištole" s hitro konico je v bistvu spajkalnik s široko, ravno konico, ki se lahko uporablja za taljenje zvarnega spoja in polnilnega materiala, da se ustvari vez.
Ekstruzijsko varjenje
Ekstruzijsko varjenje omogoča nanos večjih zvarov v enem zvarnem prehodu. To je prednostna tehnika za spajanje materiala, debelejšega od 6 mm. Varilna palica se vleče v miniaturni ročni plastični ekstruder, plastificira in potisne iz ekstrudorja proti spojenim delom, ki se zmehčajo s curkom vročega zraka, da se omogoči lepljenje.
Kontaktno varjenje
To je enako kottočkovno varjenjele da se dovaja toplotatoplotna prevodnostkonic ščipalk namesto električne prevodnosti. Dva plastična dela sta združena, kjer ju segrete konice stisnejo, pri tem pa se dele stopijo in povežejo.
Varjenje z vročo ploščo
V povezavi s kontaktnim varjenjem se ta tehnika uporablja za varjenje večjih delov ali delov, ki imajo zapleteno geometrijo zvarnega spoja. Dva dela, ki ju je treba zvariti, sta nameščena v orodje, pritrjeno na dve nasprotni plošči stiskalnice. Vroča plošča z obliko, ki se ujema z geometrijo zvarnega spoja delov, ki jih je treba zvariti, se premakne v položaj med obema deloma. Dve nasprotni plošči premikata dele v stik z vročo ploščo, dokler toplota ne zmehča vmesnikov do tališča plastike. Ko je ta pogoj dosežen, se vroča plošča odstrani, deli pa se stisnejo skupaj in držijo, dokler se zvarni spoj ne ohladi in ponovno strdi, da se ustvari trajna vez.
Oprema za varjenje z vročimi ploščami je običajno krmiljena pnevmatsko, hidravlično ali električno s servo motorji.
Ta postopek se uporablja za varjenje avtomobilskih komponent pod pokrovom motorja, komponent avtomobilskih notranjih oblog, medicinskih filtrirnih naprav, komponent potrošniških aparatov in drugih komponent notranjosti avtomobila.
Visokofrekvenčno varjenje
Nekatere plastike s kemičnimi dipoli, kot je PVC,poliamidi(PA) inacetatise lahko segreje z visokofrekvenčnimi elektromagnetnimi valovi. Visokofrekvenčno varjenje uporablja to lastnost za mehčanje plastike za spajanje. Ogrevanje je lahko lokalizirano, proces pa je lahko kontinuiran. Znano tudi kot dielektrično tesnjenje, RF (radiofrekvenčno) toplotno tesnjenje.
Radijska frekvencavarjenje je zelozrela tehnologijaki obstaja že od leta 1940. Dva kosa materiala postavimo na namizno stiskalnico, ki izvaja pritisk na obe površini. Matrice se uporabljajo za usmerjanje postopka varjenja. Ko se stiskalnica združi, visokofrekvenčni valovi (običajno27,120 MHz) potekajo skozi majhno območje med matrico in mizo, kjer poteka varjenje. To visokofrekvenčno (radiofrekvenčno) polje povzroči, da se molekule v določenih materialih premikajo in se segrejejo, kombinacija te toplote pod pritiskom pa povzroči, da zvar zavzame obliko matrice. RF varjenje je hitro. Ta vrsta varjenja se uporablja za povezovanje polimernih filmov, ki se uporabljajo v različnih panogah, kjer se zahteva močno dosledno tesnjenje, ki ne pušča. V tekstilni industriji se RF najpogosteje uporablja za varjenje PVC inpoliuretan(PU) prevlečene tkanine. To je zelo dosledna metoda varjenja.
Najpogostejša materiala, ki se uporabljata pri RF varjenju, sta PVC in poliuretan. Možno je tudi varjenje drugih polimerov, kot so najlon, PET, PEVA, EVA in nekatere ABS plastike. Pri varjenju uretana bodite previdni, saj je znano, da pri taljenju oddaja cianidne pline.
Indukcijsko varjenje
Ko je električni izolator, kot je plastika, vdelan z materialom z visoko električno prevodnostjo, kot so kovine ali ogljikova vlakna, se lahko izvede indukcijsko varjenje. Varilni aparat vsebuje indukcijsko tuljavo, ki se napaja z radiofrekvenčnim električnim tokom. To ustvarja elektromagnetno polje, ki deluje bodisi na električno prevoden bodisi na feromagnetni obdelovanec. V električno prevodnem obdelovancu je glavni učinek segrevanja uporovno segrevanje, ki je posledica induciranih tokov, imenovanihvrtinčni tokovi. Indukcijsko varjenje termoplastičnih materialov, ojačanih z ogljikovimi vlakni, je tehnologija, ki se pogosto uporablja na primer v letalski in vesoljski industriji.
V feromagnetnem obdelovancu je lahko plastikaindukcijsko varjenetako da jih formuliramo s kovinskimi ali feromagnetnimi spojinami, imenovanimi susceptorji. Ti sprejemniki absorbirajo elektromagnetno energijo iz indukcijske tuljave, se segrejejo in s toplotno prevodnostjo izgubijo svojo toplotno energijo v okoliškem materialu.
Injekcijsko varjenje
Injekcijsko varjenje je podobno/identično ekstrudijskemu varjenju, le da lahko z uporabo določenih konic na ročnem varilniku konico vstavimo v luknje za plastične napake različnih velikosti in jih zakrpamo od znotraj navzven. Prednost je, da ni potreben dostop do zadnje strani okvarjene luknje. Alternativa je obliž, le da obliža ni mogoče brusiti poravnano z originalno obdajajočo plastiko do enake debeline. PE in PP sta najbolj primerna za to vrsto postopka. Drader injectiweld je primer takega orodja.
Ultrazvočno varjenje
Pri ultrazvočnem varjenju se visokofrekvenčne (15 kHz do 40 kHz) vibracije z nizko amplitudo uporabljajo za ustvarjanje toplote s trenjem med materiali, ki jih je treba spojiti. Vmesnik obeh delov je posebej zasnovan za koncentracijo energije za največjo trdnost zvara. Ultrazvok se lahko uporablja na skoraj vseh plastičnih materialih. Je najhitrejša razpoložljiva tehnologija toplotnega tesnjenja.
Torno varjenje
Pri tornem varjenju se dva dela, ki ju je treba sestaviti, drgneta skupaj pri nižji frekvenci (običajno 100–300 Hz) in višji amplitudi (običajno 1 do 2 mm (0,039 do 0,079 in)) kot ultrazvočno varjenje. Trenje, ki ga povzroči gibanje v kombinaciji s pritiskom vpenjanja med obema deloma, ustvarja toploto, ki začne topiti kontaktne površine med obema deloma. Na tej točki plastificirani materiali začnejo tvoriti plasti, ki se med seboj prepletajo, zaradi česar nastane močan zvar. Po zaključku vibracijskega gibanja deli ostanejo skupaj, dokler se zvarni spoj ne ohladi in se staljena plastika ponovno strdi. Torno gibanje je lahko linearno ali orbitalno, skupna zasnova obeh delov pa mora omogočati to gibanje.
Vrtilno varjenje
Vrtilno varjenje je posebna oblika tornega varjenja. S tem postopkom je ena komponenta z okroglim zvarnim spojem pri miru, medtem ko se ujemajoča komponenta vrti z veliko hitrostjo in pritisne na mirujočo komponento. Rotacijsko trenje med obema komponentama ustvarja toploto. Ko spojne površine dosežejo napol staljeno stanje, se predilna komponenta nenadoma ustavi. Sila na obe komponenti se ohranja, dokler se zvarni spoj ne ohladi in ponovno strdi. To je običajen način izdelave plastičnih koles za nizko in srednje obremenitev, npr. za igrače, nakupovalne vozičke, zabojnike za recikliranje itd. Ta postopek se uporablja tudi za varjenje različnih odprtin v avtomobilske komponente pod pokrovom motorja.
Lasersko varjenje
Ta tehnika zahteva, da je en del prepusten za laserski žarek, drugi del pa absorpcijski ali prevleka na vmesniku, ki absorbira žarek. Oba dela sta pod pritiskom, medtem ko se laserski žarek premika vzdolž spojne linije. Žarek prehaja skozi prvi del in ga absorbira drugi del ali prevleka, da proizvede dovolj toplote, da zmehča vmesnik in ustvari trajen zvar.
Polprevodniški diodni laserji se običajno uporabljajo pri varjenju plastike. Valovne dolžine v območju od 808 nm do 980 nm se lahko uporabljajo za spajanje različnih kombinacij plastičnih materialov. Potrebne so ravni moči od manj kot 1W do 100W, odvisno od materialov, debeline in želene hitrosti postopka. Diodni laserski sistemi imajo pri spajanju plastičnih materialov naslednje prednosti:
Čistejši od lepljenja z lepilom
Brez mikro šob, ki bi se zamašile
Brez tekočine ali hlapov, ki bi vplivali na površinsko obdelavo
Brez potrošnega materiala
Večja pretočnost
Lahko dostopa do obdelovanca v zahtevni geometriji
Visoka stopnja nadzora procesa
Zahteve za spoje visoke trdnosti vključujejo:
Ustrezen prenos skozi zgornjo plast
Absorpcija s spodnjim slojem
Kompatibilnost materiala – vlaženje
Dobra zasnova spoja – vpenjalni tlak, območje spoja
Nižja gostota moči
Vzorčni seznam materialov, ki jih je mogoče združiti, vključuje:
Posebne aplikacije vključujejo tesnjenje/varjenje/združevanje: vrečk za katetre, medicinskih vsebnikov, avtomobilskih ključev za daljinsko upravljanje, ohišij srčnih spodbujevalnikov, spojev, ki jih je mogoče odpreti, žarometov ali zadnjih luči, ohišij črpalk in delov mobilnih telefonov.
Transparentno lasersko varjenje plastike
Nova laserska tehnologija z vlakni omogoča izhod višjih valovnih dolžin laserja, pri čemer so najboljši rezultati običajno okoli 2,000 nm, kar je bistveno višje od povprečnega diodnega laserja od 808 nm do 1064 nm, ki se uporablja za tradicionalno lasersko varjenje plastike. Ker te višje valovne dolžine termoplasti lažje absorbirajo kot infrardeče sevanje pri tradicionalnem varjenju plastike, je mogoče zvariti dva prozorna polimera brez barvil ali absorpcijskih dodatkov. Pogoste aplikacije bodo večinoma spadale v medicinsko industrijo za naprave, kot so katetri in mikrofluidne naprave. Zaradi velike uporabe prozorne plastike, zlasti fleksibilnih polimerov, kot so TPU, TPE in PVC, v industriji medicinskih pripomočkov je transparentno lasersko varjenje naravno. Poleg tega postopek ne zahteva nobenih dodatkov ali barvil, ki absorbirajo laser, kar bistveno olajša testiranje in izpolnjevanje zahtev glede biokompatibilnosti.
Varjenje s topilom
Pri varjenju s topilom se uporablja topilo, ki lahko začasno raztopi polimer pri sobni temperaturi. Ko se to zgodi, se polimerne verige prosto gibljejo v tekočini in se lahko pomešajo z drugimi podobno raztopljenimi verigami v drugi komponenti. V zadostnem času bo topilo prodrlo skozi polimer in ven v okolje, tako da verige izgubijo svojo mobilnost. To pušča trdno maso prepletenih polimernih verig, ki tvori topilni zvar.
Ta tehnika se običajno uporablja za povezovanje PVC in ABS cevi, kot v gospodinjskih vodovodih. "Lepljenje" modelov iz umetne mase (polikarbonat, polistiren ali ABS) je tudi proces varjenja s topilom.
Diklorometan(metilen klorid), ki ga je mogoče dobiti v odstranjevalcu barve, lahko s topilom zvari polikarbonat in polimetilmetakrilat. Diklorometan kemično vari nekatere plastike; na primer, uporablja se za tesnjenje ohišja električnih števcev. Je tudi sestavni del – skupaj ztetrahidrofuran– topila, ki se uporablja za varjenje vodovodnih napeljav.
