انواع روش های جوشکاری پلاستیک

پژوهش های اخیر و اهمیت جوشکاری پلاستیک

جوشکاری پلاستیک یک تکنیک اتصال است که شامل حرارت دادن و ذوب ترموپلاستیک و به دنبال آن فرایند انجماد می شود که پیوند محکم و بادوامی را ایجاد می کند. هدف از این مطالعه مروری بر فرایندهای جوشکاری پلاستیک که اکنون در حال استفاده هستند، مواد مورد استفاده و کاربردها آنها در صنایع مختلف است. این مطالعه هر تکنیک جوش را بر اساس کارایی، هزینه و ایمنی آن بررسی کرده و در عین حال، به بیان مزایا و معایب آن نیز می پردازد.

در فرایند جوشکاری پلاستیک از گرما و فشار برای ذوب دائمی مواد ترموپلاستیک استفاده می شود. در صنایعی مانند خودروسازی و بسته بندی، که در آن مواد پلاستیکی کاربرد گسترده ای دارند، این فرایند نقش مهم تری دارد. مروری بر فرایندهای جوشکاری پلاستیک، مزایا و معایب آنها، و همچنین کاربرد آنها در صنایع مختلف در اینجا ارائه خواهد شد. روش اتصال دو یا چند قطعه پلاستیکی همراه با گرما، فشار یا هر دو به عنوان جوشکاری پلاستیک شناخته می شود. در برخی از صنایع از جمله خودرو سازی، هوافضا، پزشکی و کالاهای مصرفی این روش پرکاربرد است. در مقایسه با روش‌های مرسوم‌تر برای اتصال پلاستیک همچون چسباندن یا بست مکانیکی، جوشکاری پلاستیک از مزایای خوبی برخوردار است. در این مقاله مروری، به بیان انواع مختلف آن خواهیم پرداخت.

تکنیک های جوشکاری پلاستیک

چندین روش برای جوش پلاستیک وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. رایج ترین تکنیک ها عبارتند از:

1- جوشکاری صفحه داغ

در سال‌های اخیر، جوشکاری صفحه داغ به روشی بسیار رایج برای ترکیب مواد ترموپلاستیک تبدیل شده است زیرا جوش هایی تولید می کند که هم قوی هستند و هم بادوام. در این روش، سطوح دو قطعه پلاستیکی باید ذوب شده و به هم وصل شوند؛ فشرده شده و پس از خنک شدن، به هم متصل شوند. این مقاله به دنبال ارائه یک نمای کلی از فرایند جوشکاری صفحه داغ، مزایا و معایب آن و همچنین تکنیک های مختلف موجود برای جوشکاری صفحه داغ است. جوشکاری گاز داغ، اکستروژن و جوشکاری ابزار داغ از جمله روش هایی هستند که می توان از آنها استفاده کرد. در جوشکاری گاز داغ، سطوح پلاستیکی قبل از فشرده شدن با جریان هوای گرم جرارت داده می شوند. یک میله پرکننده پلاستیکی داغ در داخل شیار بین دو قطعه که در حین جوشکاری اکستروژن جوش داده می شوند، ریخته می شود. در روش جوشکاری ابزار داغ، سطوح پلاستیکی قبل از اینکه روی هم فشرده شوند با یک ابزار فلزی داغ گرم می شوند. این روش در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل 1:

جوشکاری اولتراسونیک

در این روش، اصطکاک بین اجزای پلاستیکی با ارتعاشات فرکانس بالا ایجاد می شود. این گرما سپس باعث ذوب شدن پلاستیک و تشکیل پیوند می شود. این تکنیک اغلب در صنعت تجهیزات پزشکی کاربرد دارد و برای قطعات کوچک و ظریف مناسب است. جوش بین دو ماده با استفاده از ارتعاشات مکانیکی فرکانس بالا در طی روش جوش حالت جامد که به جوشکاری اولتراسونیک معروف است، ایجاد می شود. این روش در صنایع مختلف از جمله بسته بندی، الکترونیک، خودرو سازی و مراقبت های بهداشتی کاربرد زیادی دارد. این مقاله به طور خلاصه به بررسی روش جوشکاری اولتراسونیک، مزایا و معایب آن، موارد استفاده و همچنین توسعه آن می پردازد. ارتعاشات مکانیکی با فرکانس بالا به موادی که باید در طول جوشکاری اولتراسونیک جوش داده شوند، وارد می شود که گرما تولید کرده و باعث اتصال مواد می شود. فرکانس استفاده شده در این روش به مواد جوش داده شده و ضخامت آنها بستگی دارد؛ اگرچه معمولاً بین 20 تا 70 کیلوهرتز است. در شکل زیر فرایند جوشکاری اولتراسونیک ارائه شده است.

شکل 2:

جوشکاری با لیزر

در این روش اجزای پلاستیکی توسط پرتو لیزر ذوب می شوند تا به هم بچسبند. از این روش در بخش الکترونیک استفاده می شود و برای ترکیب قطعات پیچیده و میکروسکوپی مناسب است. جوشکاری با لیزر که اغلب مورد استفاده قرار می گیرد، روشی برای اتصال قطعات فلزی است. این روش بر استفاده از پرتو لیزر به منظور ذوب سطوح فلزی متکی است. در مقایسه با روش های معمولی جوشکاری، جوشکاری با لیزر از دقت بیشتر، حرارت ورودی کمتر و جوش سریعتر برخوردار است. مفاهیم اساسی جوش لیزری، انواع لیزرهای مورد استفاده در این روش و کاربرد آن در صنایع مختلف به طور خلاصه در اینجا مورد بحث قرار خواهند گرفت. فرایند جوش لیزری شامل هدایت یک پرتو لیزر قدرتمند بر روی سطح فلز در حال جوش است. این فلز توسط منبع حرارتی موضعی پرتو لیزر ذوب شده و فشرده می شود. پیش گرمایش، جوشکاری و خنک سازی چند فرایند هستند که جوشکاری با لیزر را تشکیل می دهند. در پیش گرمایش، فلز با پرتو لیزر تا دمای زیر نقطه ذوب گرم می شود. سپس، فلز نرم شده و برای جوشکاری آماده است. در مرحله جوشکاری که پرتو لیزر بر اتصال بین قطعات فلزی متمرکز است، فلز ذوب می شود. فلز ذوب شده سرانجام در مرحله خنک سازی به حالت جامد درآمده و اتصال محکمی ایجاد می شود. طرح این فرایند در شکل زیر آمده است.

شکل 3:

جوشکاری گاز داغ

این روش شامل ذوب کردن سطوح پلاستیکی با شعله گاز قبل از فشرده شدن آنها برای تشکیل اتصال است. لوله های پلاستیکی اغلب با استفاده از این روش در بخش ساخت و ساز به هم متصل می شوند. جوشکاری با هوا یا گاز داغ تکنیکی برای ذوب و اتصال دو ماده ترموپلاستیک به یکدیگر است. مواد حرارت داده می شوند تا ذوب شوند و سپس به هم فشرده می شوند تا فرایند کامل شود. در صنعت ساخت و ساز اغلب از جوش گاز داغ برای چسباندن غشاهای سقف ترموپلاستیک و سایر اجزای ساختمان استفاده می شود. در این بررسی، ما یک نمای کلی از مفاهیم زیربنایی جوشکاری گاز داغ، ابزارهای مورد نیاز و چند نمونه از کاربردهای ارائه می دهیم. با استفاده از المنت هوای داغ، دو سطح مواد ترموپلاستیک در حین جوش گرم می شوند. سپس، ذوب شده و یک لایه مذاب تشکیل می دهند که ممکن است به هم فشرده شوند. پیش گرمایش، جوشکاری و خنک سازی فرایندهایی هستند که در جوش با گاز داغ استفاده می شوند. المنت هوای داغ برای گرم کردن سطوح مواد تا نقطه ذوب آنها در مرحله پیش گرمایش استفاده می شود. مواد در حین جوشکاری، ذوب شده و به هم متصل می شوند. پلاستیک مذاب در نهایت در مرحله خنک سازی جامد شده و یک اتصال محکم ایجاد می کند. این فرایند در زیر طرح شده است.

شکل 4:

کلام آخر

ترموپلاستیک ها را می توان با استفاده از جوشکاری پلاستیک که یک تکنیک انعطاف پذیر و مقرون به صرفه است و کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارد، به هم متصل کرد. انتخاب بهترین روش جوش پلاستیک برای این کار بسیار مهم است زیرا هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. جوشکاری پلاستیک باعث ایجاد اتصال قوی و دائمی می شود که می تواند فشار زیادی را تحمل کند اما برای انجام درست آن به توانایی و دانش نیز نیاز است.