Заваривање пластике: заваривање полупроизвода пластичних материјала је описано у ИСО 472 као процес спајања омекшаних површина материјала, углавном уз помоћ топлоте (осим заваривања растварачем). Заваривање термопласта се одвија у три узастопне фазе и то припрема површине, примена топлоте и притиска и хлађење. Развијене су бројне методе заваривања за спајање полупроизвода пластичних материјала. На основу механизма стварања топлоте на интерфејсу заваривања, методе заваривања термопласта могу се класификовати на методе спољашњег и унутрашњег грејања, као што је приказано на сл. али такођезаварљивостосновних материјала. Стога, оцена озаварљивостје од критичне важности пре операције заваривања (видиРеолошка заварљивост) за пластику.
Заваривање топлим гасом
Заваривање топлим гасом, познато и као заваривање топлим ваздухом, је техника заваривања пластике која користи топлоту. Посебно дизајниран топлотни пиштољ, назван заваривач на врући ваздух, производи млаз врућег ваздуха који омекшава и делове који се спајају и пластичну шипку за пуњење, од којих сви морају бити од исте или веома сличне пластике. (ЗаваривањеПВЦдаакрилје изузетак од овог правила.)
Заваривање топлим ваздухом/гасом је уобичајена техника производње за производњу мањих предмета као што сухемијски резервоари, резервоари за воду, измењивачи топлоте, иводоводне арматуре.
У случајумрежеифилмовимашипка за пуњење се не сме користити. Два листа пластике се загревају помоћу врућег гаса (или агрејни елемент), а затим смотани заједно. Ово је брз процес заваривања и може се изводити непрекидно.
Шипка за заваривање
Пластична шипка за заваривање, позната и као термопластична шипка за заваривање, је шипка кружног или троугластог попречног пресека која се користи за спајање два комада пластике заједно. Доступне су у широком спектру боја које одговарају боји основног материјала. Намотана пластична шипка за заваривање је позната као "сплине".
Важан аспект дизајна и производње пластичних шипки за заваривање јепорозностод материјала. Висока порозност ће довести до стварања ваздушних мехурића (познатих као шупљине) у шипкама, што смањује квалитет заваривања. Најквалитетније пластичне шипке за заваривање су стога оне са нултом порозношћу, које се називају беспућима.
Топлотно заптивање је процес заптивања једног термопласта са другим сличним термопластом коришћењем топлоте и притиска. Метода директног контакта топлотног заптивања користи стално загрејану матрицу или заптивну шипку за примену топлоте на одређено контактно подручје или путању за заптивање или заваривање термопласта заједно. Топлотно заптивање се користи за многе примене, укључујући конекторе за топлотно заптивање, термички активиране лепкове и заптивање филмом или фолијом. Уобичајене примене за процес топлотног заптивања: конектори за топлотно заптивање се користе за спајање ЛЦД-аПЦБсу многим потрошачкој електроници, као иу медицинским и телекомуникационим уређајима. Топлотно заптивање производа са термичким лепковима се користи за држање јасних екрана на потрошачким електронским производима и за друге запечаћене термопластичне склопове или уређаје где топлотно спајање или ултразвучно заваривање није опција због захтева за дизајн делова или других разматрања монтаже. Топлотно заптивање се такође користи у производњи филма за крвне тестове и филтер медија за крв, вирусе и многих других уређаја за тест траке који се данас користе у медицинском пољу. Ламинатне фолије и фолије се често термички затварају преко термопластичних медицинских посуда, микротитарских (микројажишних) плоча, боца и контејнера за заптивање и/или спречавање контаминације за медицинске уређаје за тестирање, посуде за прикупљање узорака и контејнере који се користе за прехрамбене производе. Прехрамбена индустрија Производња врећа или флексибилних контејнера користи топлотно заваривање или за заваривање пластичног материјала кеса по ободу и/или за заптивање отвора и цеви у врећама. Разноликосттоплотни заптивачидоступни су за спајање термопластичних материјала као што супластичне фолије: Заптивач за вруће шипке, Импулсни заптивач итд.
Слободно заваривање
Код заваривања слободном руком, млаз врућег ваздуха (или инертног гаса) из заваривача се истовремено пушта на подручје завара и врх шипке за заваривање. Како штап омекшава, гура се у спој и спаја се са деловима. Овај процес је спорији од већине других, али се може користити у готово свакој ситуацији.
Брзина заваривања врха
Код брзог заваривања, пластични заваривач, сличан лемилици по изгледу и снази, опремљен је доводном цеви за пластичну шипку за заваривање. Брзински врх загрева шипку и подлогу, док истовремено притиска растопљену заварену шипку у позицију. У спој се поставља перла од омекшане пластике, а делови и заварени осигурач. Код неких врста пластике као што је полипропилен, растопљена шипка за заваривање мора бити "помешана" са полуотопљеним основним материјалом који се производи или поправља. Ове технике заваривања су се временом побољшавале и користе их више од 50 година професионални произвођачи и сервисери пластике широм света. Метода брзинског заваривања је много бржа техника заваривања и уз праксу се може користити у уским угловима. Верзија "пиштоља" са брзим врхом је у суштини лемилица са широким, равним врхом који се може користити за топљење завареног споја и материјала за пуњење да би се створила веза.
Екструзионо заваривање
Екструзионо заваривање омогућава примену већих завара у једном пролазу. То је пожељна техника за спајање материјала дебљине преко 6 мм. Шипка за заваривање се увлачи у минијатурни ручни пластични екструдер, пластифицира и избацује из екструдера на делове који се спајају, а који се омекшавају млазом врућег ваздуха да би се омогућило спајање.
Контактно заваривање
Ово је исто каотачкасто заваривањеосим што се топлота испоручује сатоплотна проводљивостврхова пинчера уместо електричне проводљивости. Два пластична дела се спајају где их загрејани врхови стисну, топе се и спајају делове у процесу.
Заваривање топлом плочом
Везано за контактно заваривање, ова техника се користи за заваривање већих делова, или делова који имају сложену геометрију завареног споја. Два дела која се заварују стављају се у алате причвршћене за две супротне плоче пресе. Врућа плоча, са обликом који одговара геометрији завареног споја делова који се заварују, помера се у положај између два дела. Две супротне плоче померају делове у контакт са врелом плочом све док топлота не омекша површине до тачке топљења пластике. Када се ово стање постигне, врућа плоча се уклања, а делови се притискају заједно и држе док се заварени спој не охлади и поново очврсне како би се створила трајна веза.
Опрема за заваривање на топлој плочи се обично контролише пнеуматски, хидраулично или електрично помоћу серво мотора.
Овај процес се користи за заваривање компоненти испод хаубе аутомобила, компоненти унутрашње опреме аутомобила, уређаја за медицинско филтрирање, компоненти потрошачких уређаја и других компоненти унутрашњости аутомобила.
Високофреквентно заваривање
Одређене пластике са хемијским диполима, као што је ПВЦ,полиамиди(ПА) иацетатимогу се загревати високофреквентним електромагнетним таласима. Високофреквентно заваривање користи ову особину да омекша пластику за спајање. Грејање може бити локализовано, а процес може бити континуиран. Такође познато као Диелектрично заптивање, РФ (радиофреквентно) топлотно заптивање.
Радио фреквенцијазаваривање је веомазрела технологијакоји постоји од 1940-их. Два комада материјала се постављају на стону пресу која врши притисак на обе површине. Матрице се користе за усмеравање процеса заваривања. Када се штампа споји, таласи високе фреквенције (обично27.120 МХз) пролазе кроз малу површину између матрице и стола где се одвија завар. Ово поље високе фреквенције (радио фреквенције) узрокује да се молекули у одређеним материјалима померају и загревају, а комбинација ове топлоте под притиском узрокује да завар поприми облик матрице. РФ заваривање је брзо. Ова врста заваривања се користи за спајање полимерних филмова који се користе у разним индустријама где је потребна јака и доследна заптивка која не пропушта цурење. У индустрији тканина, РФ се најчешће користи за заваривање ПВЦ иполиуретан(ПУ) премазане тканине. Ово је веома конзистентан метод заваривања.
Најчешћи материјали који се користе у РФ заваривању су ПВЦ и полиуретан. Такође је могуће заварити друге полимере као што су најлон, ПЕТ, ПЕВА, ЕВА и неке АБС пластике. Будите опрезни при заваривању уретана јер је познато да испушта гасове цијанида приликом топљења.
Индукционо заваривање
Када је електрични изолатор, попут пластике, уграђен у материјал који има високу електричну проводљивост, попут метала или угљеничних влакана, може се извести индукционо заваривање. Апарат за заваривање садржи индукциони калем који се напаја електричном струјом радио фреквенције. Ово генерише електромагнетно поље које делује или на електрично проводљив или на феромагнетни радни предмет. У електрично проводљивом радном комаду, главни ефекат грејања је отпорно загревање, које је последица индукованих струја тзв.вртложне струје. Индукционо заваривање термопластичних материјала ојачаних угљеничним влакнима је технологија која се обично користи у, на пример, ваздухопловној индустрији.
У феромагнетном радном комаду пластика може битииндукционо заваренеформулишући их са металним или феромагнетним једињењима, названим сусцептори. Ови пријемници апсорбују електромагнетну енергију из индукционог намотаја, постају врући и губе своју топлотну енергију на околни материјал топлотном проводљивошћу.
Ињекционо заваривање
Ињекционо заваривање је слично/идентично екструзионом заваривању, осим што се помоћу одређених врхова на ручном заваривачу може уметнути врх у пластичне дефектне рупе различитих величина и закрпити их изнутра ка споља. Предност је у томе што није потребан приступ задњем делу рупе за недостатак. Алтернатива је закрпа, осим што се закрпа не може брусити у равни са оригиналном околном пластиком до исте дебљине. ПЕ и ПП су најпогоднији за ову врсту процеса. Драдер ињецтионвелд је пример таквог алата.
Ултразвучно заваривање
Код ултразвучног заваривања, вибрације ниске амплитуде високе фреквенције (15 кХз до 40 кХз) се користе за стварање топлоте путем трења између материјала који се спајају. Интерфејс два дела је посебно дизајниран да концентрише енергију за максималну чврстоћу завара. Ултразвучни се може користити на скоро свим пластичним материјалима. То је најбржа доступна технологија топлотног заптивања.
Заваривање трењем
Код заваривања трењем, два дела која се склапају се трљају заједно на нижој фреквенцији (обично 100–300 Хз) и већој амплитуди (обично 1 до 2 мм (0,039 до 0,079 ин)) него ултразвучно заваривање. Трење изазвано кретањем у комбинацији са притиском стезања између два дела ствара топлоту која почиње да топи контактне површине између два дела. У овом тренутку, пластифицирани материјали почињу да формирају слојеве који се међусобно преплићу, што стога резултира јаким завареним спојем. По завршетку вибрационог кретања, делови остају заједно док се заварени спој не охлади и растопљена пластика се поново не учврсти. Кретање трења може бити линеарно или орбитално, а заједнички дизајн два дела мора да омогући ово кретање.
Спин велдинг
Заваривање спином је посебан облик заваривања трењем. Овим поступком, једна компонента са округлим завареним спојем се држи непомично, док се спојна компонента ротира великом брзином и притиска на непокретну компоненту. Трење ротације између две компоненте ствара топлоту. Када спојне површине достигну полу-отопљено стање, компонента која се окреће се нагло зауставља. Сила на две компоненте се одржава све док се заварени спој не охлади и поново учврсти. Ово је уобичајен начин производње пластичних точкова ниског и средњег оптерећења, нпр. за играчке, колица за куповину, канте за рециклажу, итд. Овај процес се такође користи за заваривање различитих отвора за отворе у аутомобилским компонентама испод хаубе.
Ласерско заваривање
Ова техника захтева да један део буде трансмисиван на ласерски сноп, а да други део апсорбује или да премаз на интерфејсу буде апсорпциони за зрак. Два дела се стављају под притисак док се ласерски зрак креће дуж линије спајања. Сноп пролази кроз први део и апсорбује га други део или премаз да би створио довољно топлоте да омекша интерфејс стварајући трајни завар.
Полупроводнички диодни ласери се обично користе у заваривању пластике. Таласне дужине у опсегу од 808 нм до 980 нм могу се користити за спајање различитих комбинација пластичних материјала. Потребни су нивои снаге од мање од 1В до 100В у зависности од материјала, дебљине и жељене брзине процеса. Диодни ласерски системи имају следеће предности у спајању пластичних материјала:
Чишће од лепљења
Нема микро-млазница које би се зачепиле
Нема течности или испарења који би утицали на завршну обраду површине
Нема потрошног материјала
Већа пропусност
Може приступити радном комаду у изазовној геометрији
Висок ниво контроле процеса
Захтеви за спојеве високе чврстоће укључују:
Адекватан пренос кроз горњи слој
Апсорпција од доњег слоја
Компатибилност материјала – влажење
Добар дизајн споја – притисак стезања, површина споја
Нижа густина снаге
Списак узорака материјала који се могу спојити укључује:
Специфичне примене укључују заптивање/заваривање/спајање: кеса катетера, медицинских контејнера, кључева за даљинско управљање за аутомобиле, кућишта пејсмејкера, спојева за очигледну неовлашћеност шприца, склопова фарова или задњег светла, кућишта пумпе и делова мобилног телефона.
Транспарентно ласерско заваривање пластике
Нова технологија ласера са влакнима омогућава излаз већих таласних дужина ласера, са најбољим резултатима обично око 2,000 нм, што је знатно више од просечног диодног ласера од 808 нм до 1064 нм који се користи за традиционално ласерско заваривање пластике. Пошто термопласти лакше апсорбују ове веће таласне дужине него инфрацрвено зрачење традиционалног заваривања пластике, могуће је заварити два прозирна полимера без икаквих боја или упијајућих адитива. Уобичајене апликације ће углавном падати у медицинској индустрији за уређаје као што су катетери и микрофлуидни уређаји. Велика употреба провидне пластике, посебно флексибилних полимера као што су ТПУ, ТПЕ и ПВЦ, у индустрији медицинских уређаја чини прозирно ласерско заваривање природним уклапањем. Такође, процес не захтева никакве адитиве или боје за упијање ласера, што значајно олакшава тестирање и испуњавање захтева за биокомпатибилност.
Заваривање растварачем
У заваривању растварачем се примењује растварач који може привремено да раствори полимер на собној температури. Када се то догоди, полимерни ланци се слободно крећу у течности и могу се мешати са другим слично раствореним ланцима у другој компоненти. С обзиром на довољно времена, растварач ће продрети кроз полимер и изаћи у околину, тако да ланци губе своју покретљивост. Ово оставља чврсту масу испреплетених полимерних ланаца који чини заварени спој растварача.
Ова техника се обично користи за повезивање ПВЦ и АБС цеви, као у водоводу у домаћинству. "Лепљење" пластичних (поликарбонат, полистирен или АБС) модела је такође процес заваривања растварачем.
дихлорометан(метилен хлорид), који се може добити у средством за скидање боје, може растварачем заварити поликарбонат и полиметилметакрилат. Дихлорометан хемијски завари одређене пластике; на пример, користи се за заптивање кућишта електричних бројила. Такође је компонента – заједно сатетрахидрофуран– растварача који се користи за заваривање водовода.
