Zváranie plastov: zváranie polotovarov z plastov je opísané v ISO 472 ako proces spájania zmäkčených povrchov materiálov, spravidla pomocou tepla (okrem zvárania rozpúšťadlom). Zváranie termoplastov prebieha v troch po sebe nasledujúcich etapách, a to príprava povrchu, aplikácia tepla a tlaku a chladenie. Na spájanie plastových polotovarov bolo vyvinutých množstvo metód zvárania. Na základe mechanizmu tvorby tepla na zváracom rozhraní možno metódy zvárania termoplastov klasifikovať ako metódy vonkajšieho a vnútorného ohrevu, ako je znázornené na obr. Na druhej strane výroba kvalitného zvaru môže závisieť nielen od metód zvárania, ale ajzvárateľnosťzákladných materiálov. Preto hodnoteniezvárateľnosťje veľmi dôležité pred zváraním (pozriReologická zvariteľnosť) pre plasty.
Zváranie horúcim plynom
Zváranie horúcim plynom, tiež známe ako zváranie horúcim vzduchom, je technika zvárania plastov pomocou tepla. Špeciálne navrhnutá teplovzdušná pištoľ, nazývaná teplovzdušná zváračka, vytvára prúd horúceho vzduchu, ktorý zmäkčuje diely, ktoré sa majú spojiť, aj plastovú výplňovú tyč, pričom všetky musia byť z rovnakého alebo veľmi podobného plastu. (ZváraniePVCdoakrylje výnimkou z tohto pravidla.)
Zváranie horúcim vzduchom/plynom je bežnou výrobnou technikou na výrobu menších predmetov ako naprchemické nádrže, vodné nádrže, výmenníky tepla, avodovodné armatúry.
V prípadewebyafilmynesmie sa použiť plniaca tyč. Dve plastové fólie sa zahrievajú horúcim plynom (alebo avykurovacie teleso) a potom zvinuté dohromady. Ide o rýchly proces zvárania a možno ho vykonávať nepretržite.
Zváracia tyč
Plastová zváracia tyč, tiež známa ako termoplastická zváracia tyč, je tyč s kruhovým alebo trojuholníkovým prierezom, ktorá sa používa na spojenie dvoch kusov plastu dohromady. Sú dostupné v širokej škále farieb, aby zodpovedali farbe základného materiálu. Navinutý plastový zvárací drôt je známy ako "spline".
Dôležitým aspektom dizajnu a výroby plastových zváracích tyčí jepórovitosťmateriálu. Vysoká pórovitosť povedie k vzduchovým bublinám (známym ako dutiny) v tyčiach, ktoré znižujú kvalitu zvárania. Najkvalitnejšie plastové zváracie drôty sú preto tie s nulovou pórovitosťou, ktoré sa nazývajú voidless.
Tepelné tesnenie je proces spájania jedného termoplastu s druhým podobným termoplastom pomocou tepla a tlaku. Metóda priameho kontaktu tepelného zvárania využíva neustále vyhrievanú matricu alebo tesniacu lištu na aplikovanie tepla na špecifickú kontaktnú oblasť alebo dráhu na utesnenie alebo zvarenie termoplastov dohromady. Tepelné tesnenie sa používa v mnohých aplikáciách vrátane tepelne utesňujúcich konektorov, tepelne aktivovaných lepidiel a utesňovania filmom alebo fóliou. Bežné aplikácie procesu tepelného tesnenia: Konektory tepelného tesnenia sa používajú na pripojenie LCD displejovPCBv mnohých spotrebnej elektronike, ako aj v lekárskych a telekomunikačných zariadeniach. Tepelné tesnenie produktov tepelnými lepidlami sa používa na prichytenie priehľadných obrazoviek na produkty spotrebnej elektroniky a na iné utesnené termoplastické zostavy alebo zariadenia, kde nie je možné použiť tepelné nalepenie alebo ultrazvukové zváranie z dôvodu požiadaviek na dizajn dielov alebo iných úvah o zostave. Tepelné tesnenie sa používa aj pri výrobe filmu na krvné testy a filtračných médií pre krv, vírusy a mnoho ďalších zariadení s testovacími prúžkami, ktoré sa dnes používajú v lekárskej oblasti. Laminátové fólie a filmy sú často tepelne zatavené cez hornú časť termoplastických lekárskych podnosov, mikrotitračných (mikrojamkových) platní, fliaš a nádob na utesnenie a/alebo zabránenie kontaminácii pre lekárske testovacie zariadenia, podnosy na odber vzoriek a nádoby používané na potravinárske produkty. Výroba vreciek alebo flexibilných nádob v potravinárskom priemysle používa tepelné utesnenie buď na obvodové zváranie plastového materiálu vreciek a/alebo na utesnenie otvorov a rúrok do vrecúšok. Rôznetepelné tesneniasú dostupné na spájanie termoplastických materiálov ako naprplastové fólie: Hot bar tmel, Impulse tmel atď.
Zváranie od ruky
Pri zváraní voľnou rukou sa prúd horúceho vzduchu (alebo inertného plynu) zo zvárača odohráva súčasne na zvarovej ploche a na hrote zvarovej tyče. Keď tyč mäkne, zatlačí sa do spoja a spojí sa s časťami. Tento proces je pomalší ako väčšina ostatných, ale dá sa použiť takmer v každej situácii.
Rýchlostné zváranie hrotom
Pri rýchlom zváraní je zváračka plastov, vzhľadom a výkonom podobná spájkovačke, vybavená podávacou trubicou pre plastovú zvarovú tyč. Špička rýchlosti ohrieva tyč a substrát, pričom súčasne tlačí tyč roztaveného zvaru do polohy. Do spoja sa vloží pásik z mäkčeného plastu a diely a zvarová tyč sa spoja. Pri niektorých typoch plastov, ako je polypropylén, musí byť roztavená zváracia tyč "zmiešaná" s polotaveným základným materiálom, ktorý sa vyrába alebo opravuje. Tieto zváracie techniky sa postupom času zdokonaľovali a už viac ako 50 rokov ich používajú profesionálni výrobcovia plastov a opravári na celom svete. Metóda rýchleho zvárania hrotom je oveľa rýchlejšia zváracia technika a s praxou sa dá použiť v úzkych rohoch. Verzia „pištole“ s rýchlostným hrotom je v podstate spájkovačka so širokým plochým hrotom, ktorú možno použiť na roztavenie zvarového spoja a prídavného materiálu na vytvorenie spojenia.
Vytláčacie zváranie
Extrudné zváranie umožňuje aplikáciu väčších zvarov v jednom zvarovom prechode. Je to preferovaná technika na spájanie materiálu s hrúbkou nad 6 mm. Zváracia tyč je vtiahnutá do miniatúrneho ručného plastového extrudéra, plastifikovaná a vytlačená z extrudéra proti spájaným častiam, ktoré sú zmäkčené prúdom horúceho vzduchu, aby sa umožnilo spojenie.
Kontaktné zváranie
Toto je rovnaké akobodové zváranieokrem toho, že sa dodáva teplovedenie teplahrotov pinče namiesto elektrického vedenia. Dve plastové časti sa spoja, kde ich zahriate hroty zovrú, roztavia sa a spoja.
Zváranie horúcou doskou
V súvislosti s kontaktným zváraním sa táto technika používa na zváranie väčších dielov alebo dielov, ktoré majú zložitú geometriu zvarového spoja. Dve časti, ktoré sa majú zvárať, sú umiestnené v nástrojoch pripevnených k dvom protiľahlým doskám lisu. Horúca platňa s tvarom, ktorý sa zhoduje s geometriou zvarového spoja dielov, ktoré sa majú zvárať, sa posunie do polohy medzi týmito dvoma dielmi. Dve protiľahlé platne posúvajú časti do kontaktu s horúcou platňou, kým teplo nezmäkne rozhrania na teplotu topenia plastu. Keď sa dosiahne tento stav, horúca platňa sa odstráni a diely sa stlačia k sebe a držia sa, kým zvarový spoj nevychladne a znova nestuhne, aby sa vytvoril trvalý spoj.
Zariadenie na zváranie horúcimi doskami je zvyčajne ovládané pneumaticky, hydraulicky alebo elektricky pomocou servomotorov.
Tento proces sa používa na zváranie komponentov pod kapotou automobilov, komponentov obloženia interiéru automobilov, zdravotníckych filtračných zariadení, komponentov spotrebných spotrebičov a iných komponentov interiéru automobilov.
Vysokofrekvenčné zváranie
Niektoré plasty s chemickými dipólmi, ako je PVC,polyamidy(PA) aacetátymôže byť zahrievaný vysokofrekvenčnými elektromagnetickými vlnami. Vysokofrekvenčné zváranie využíva túto vlastnosť na zmäkčenie plastov na spájanie. Ohrev môže byť lokalizovaný a proces môže byť kontinuálny. Tiež známy ako dielektrické tesnenie, tepelné tesnenie RF (rádiofrekvenčné).
Rádiová frekvenciazváranie je veľmivyspelá technológiaktorá existuje od 40. rokov 20. storočia. Dva kusy materiálu sú umiestnené na stolovom lise, ktorý vyvíja tlak na obe povrchové plochy. Matrice sa používajú na usmerňovanie procesu zvárania. Keď sa lis spojí, vysokofrekvenčné vlny (zvyčajne27,120 MHz) prechádzajú cez malú oblasť medzi matricou a stolom, kde dochádza k zvaru. Toto vysokofrekvenčné (rádiofrekvenčné) pole spôsobuje, že sa molekuly v určitých materiáloch pohybujú a zahrievajú, a kombinácia tohto tepla pod tlakom spôsobuje, že zvar nadobudne tvar matrice. RF zváranie je rýchle. Tento typ zvárania sa používa na spájanie polymérových fólií používaných v rôznych priemyselných odvetviach, kde sa vyžaduje silné konzistentné nepriepustné tesnenie. V textilnom priemysle sa RF najčastejšie používa na zváranie PVC apolyuretán(PU) potiahnuté tkaniny. Ide o veľmi konzistentný spôsob zvárania.
Najbežnejšie materiály používané pri RF zváraní sú PVC a polyuretán. Je možné zvárať aj iné polyméry ako Nylon, PET, PEVA, EVA a niektoré ABS plasty. Pri zváraní uretánu buďte opatrní, pretože je známe, že pri tavení uvoľňuje kyanidové plyny.
Indukčné zváranie
Keď je elektrický izolátor, ako je plast, zaliaty materiálom s vysokou elektrickou vodivosťou, ako sú kovy alebo uhlíkové vlákna, možno vykonať indukčné zváranie. Zváracie zariadenie obsahuje indukčnú cievku, ktorá je napájaná vysokofrekvenčným elektrickým prúdom. To vytvára elektromagnetické pole, ktoré pôsobí buď na elektricky vodivý alebo feromagnetický obrobok. V elektricky vodivom obrobku je hlavným zahrievacím účinkom odporové zahrievanie, ktoré je v dôsledku indukovaných prúdov tzvvírivé prúdy. Indukčné zváranie termoplastických materiálov vystužených uhlíkovými vláknami je technológia bežne používaná napríklad v leteckom priemysle.
Vo feromagnetickom obrobku môžu byť plastyindukčne zváranéich formuláciou s kovovými alebo feromagnetickými zlúčeninami, nazývanými susceptory. Tieto susceptory absorbujú elektromagnetickú energiu z indukčnej cievky, zahrievajú sa a tepelným vedením strácajú svoju tepelnú energiu do okolitého materiálu.
Zváranie vstrekovaním
Zváranie vstrekovaním je podobné/identické s extrúznym zváraním, s výnimkou toho, že pri použití určitých hrotov na ručnej zváračke je možné hrot vložiť do plastových defektných otvorov rôznych veľkostí a zalepiť ich zvnútra von. Výhodou je, že nie je potrebný žiadny prístup k zadnej časti otvoru defektu. Alternatívou je záplata, s výnimkou toho, že záplatu nemožno obrúsiť do jednej roviny s pôvodným okolitým plastom na rovnakú hrúbku. Pre tento typ procesu sú najvhodnejšie PE a PP. Príkladom takéhoto nástroja je Drader injectiweld.
Ultrazvukové zváranie
Pri ultrazvukovom zváraní sa používajú vysokofrekvenčné (15 kHz až 40 kHz) vibrácie s nízkou amplitúdou na vytváranie tepla prostredníctvom trenia medzi spájanými materiálmi. Rozhranie dvoch častí je špeciálne navrhnuté tak, aby koncentrovalo energiu pre maximálnu pevnosť zvaru. Ultrazvuk je možné použiť na takmer všetky plastové materiály. Je to najrýchlejšia dostupná technológia tepelného tesnenia.
Trecie zváranie
Pri trecom zváraní sa dve časti, ktoré sa majú zostaviť, o seba trú pri nižšej frekvencii (zvyčajne 100–300 Hz) a vyššej amplitúde (zvyčajne 1 až 2 mm (0,039 až 0,079 palca)) ako ultrazvukové zváranie. Trenie spôsobené pohybom v kombinácii so zvieracím tlakom medzi oboma časťami vytvára teplo, ktoré začína taviť kontaktné plochy medzi oboma časťami. V tomto bode plastifikované materiály začnú vytvárať vrstvy, ktoré sa navzájom prepletajú, čo vedie k silnému zvaru. Po dokončení vibračného pohybu zostávajú diely držané pohromade, kým zvarový spoj nevychladne a roztavený plast znova nestuhne. Trecí pohyb môže byť lineárny alebo orbitálny a konštrukcia spoja oboch častí musí tento pohyb umožňovať.
Rotačné zváranie
Rotačné zváranie je zvláštna forma zvárania trením. Pri tomto procese je jeden komponent s okrúhlym zvarovým spojom držaný nehybne, zatiaľ čo protiľahlý komponent sa otáča vysokou rýchlosťou a pritláča sa k stacionárnemu komponentu. Rotačné trenie medzi dvoma komponentmi vytvára teplo. Akonáhle spojovacie povrchy dosiahnu poloroztavený stav, spriadací komponent sa náhle zastaví. Sila pôsobiaca na dva komponenty je udržiavaná, kým zvarový spoj nevychladne a znova nestuhne. Toto je bežný spôsob výroby plastových kolies s nízkou a strednou záťažou, napr. pre hračky, nákupné vozíky, recyklačné koše atď. Tento proces sa tiež používa na zváranie rôznych otvorov do automobilových komponentov pod kapotou.
Laserové zváranie
Táto technika vyžaduje, aby jedna časť bola priepustná pre laserový lúč a druhá časť bola absorbujúca alebo aby povlak na rozhraní absorboval lúč. Dve časti sú vystavené tlaku, zatiaľ čo sa laserový lúč pohybuje pozdĺž spojovacej línie. Lúč prechádza cez prvú časť a je absorbovaný druhou časťou alebo povlakom, aby vytvoril dostatok tepla na zmäkčenie rozhrania, čím sa vytvorí trvalý zvar.
Polovodičové diódové lasery sa zvyčajne používajú pri zváraní plastov. Vlnové dĺžky v rozsahu 808 nm až 980 nm možno použiť na spájanie rôznych kombinácií plastových materiálov. Úrovne výkonu od menej ako 1W do 100W sú potrebné v závislosti od materiálov, hrúbky a požadovanej rýchlosti procesu. Diódové laserové systémy majú nasledujúce výhody pri spájaní plastových materiálov:
Čistejšie ako lepenie
Žiadne mikrotrysky, ktoré by sa mohli upchať
Žiadna kvapalina ani výpary neovplyvňujú povrchovú úpravu
Žiadny spotrebný materiál
Vyššia priepustnosť
Má prístup k obrobku v náročnej geometrii
Vysoká úroveň kontroly procesu
Požiadavky na spoje s vysokou pevnosťou zahŕňajú:
Dostatočný prenos cez hornú vrstvu
Absorpcia spodnou vrstvou
Materiálová kompatibilita – zmáčavosť
Dobrý dizajn spoja – upínací tlak, oblasť spoja
Nižšia hustota výkonu
Vzorový zoznam materiálov, ktoré je možné spájať, zahŕňa:
Špecifické aplikácie zahŕňajú utesňovanie / zváranie / spájanie: vreciek na katétre, lekárskych nádob, kľúčov na diaľkové ovládanie automobilov, puzdier kardiostimulátorov, spojov evidentných pri manipulácii so striekačkami, zostáv svetlometov alebo koncových svetiel, krytov čerpadiel a častí mobilných telefónov.
Transparentné laserové zváranie plastov
Nová vláknová laserová technológia umožňuje výstup vyšších vlnových dĺžok lasera s najlepšími výsledkami zvyčajne okolo 2,000 nm, čo je výrazne viac ako priemerný 808 nm až 1064 nm diódový laser používaný na tradičné laserové zváranie plastov. Pretože tieto vyššie vlnové dĺžky sú ľahšie absorbované termoplastmi ako infračervené žiarenie tradičného zvárania plastov, je možné zvárať dva číre polyméry bez akýchkoľvek farbív alebo absorbujúcich prísad. Bežné aplikácie budú väčšinou spadať do lekárskeho priemyslu pre zariadenia, ako sú katétre a mikrofluidné zariadenia. Intenzívne používanie priehľadných plastov, najmä flexibilných polymérov, ako sú TPU, TPE a PVC, v priemysle zdravotníckych pomôcok robí z priehľadného laserového zvárania prirodzené. Proces tiež nevyžaduje žiadne prísady alebo farbivá absorbujúce laser, čo výrazne uľahčuje testovanie a splnenie požiadaviek na biokompatibilitu.
Zváranie rozpúšťadlom
Pri zváraní rozpúšťadlom sa používa rozpúšťadlo, ktoré môže dočasne rozpustiť polymér pri izbovej teplote. Keď k tomu dôjde, polymérne reťazce sa môžu voľne pohybovať v kvapaline a môžu sa miešať s inými podobne rozpustenými reťazcami v druhej zložke. Po dostatočnom čase bude rozpúšťadlo prenikať cez polymér a von do prostredia, takže reťazce stratia svoju pohyblivosť. Vznikne tuhá hmota zapletených polymérnych reťazcov, ktorá tvorí rozpúšťadlový zvar.
Táto technika sa bežne používa na spájanie PVC a ABS rúr, ako v domácnostiach. „Zlepovanie“ plastových (polykarbonátových, polystyrénových alebo ABS) modelov je tiež proces zvárania rozpúšťadlom.
dichlórmetán(metylénchlorid), ktorý je možné získať v odstraňovači starých náterov, môže rozpúšťadlom zvárať polykarbonát a polymetylmetakrylát. Dichlórmetán chemicky zvára určité plasty; napríklad sa používa na utesnenie krytu elektromerov. Je tiež súčasťou – spolu stetrahydrofurán– rozpúšťadla používaného na zváranie vodovodných potrubí.
