وبلاگ

روش های جوش پلاستیک و انواع آن

جوشکاری و اتصال حرارتی پلاستیکها
قطعات پلاستیکی را می توان به روش های مختلف بر روی یکدیگر سوار کرد. این روشها در سه گروه تقسیم می شوند که شامل:

1- چسباندن پلاستیک ها بر روی یکدیگر.
2- سوار کردن قطعات پلاستیکی به روش مکانیکی.
3- جوشکارس و اتصال حرارتی پلاستیکها.

در پروسه چسباندن قطعات پلاستیکی، سطوحی را که قرار است به یکدیگر چسبانده شوند با لایه‌ای از چسب پوشانده و سپس آنها را روی هم گذاشته و با اعمال فشار متوسطی به یکدیگر می چسبانند. نوع چسب مورد استفاده در هر حالت بستگی به نوع ماده‌ای دارد که قرار است چسبانده شود.

ایجاد اتصال از طریق چسباندن
ایجاد اتصال از طریق چسباندن یکی از راههای موثر مونتاژ پلاستیکها در سرعتهای بالا است. این اتصال باعث آمیختن مولکولهای بین قطعات نمی شود. بلکه قطعات را به یکدیگر می‌چسباند. چسباندن چوب، کاغذ و فلزات نمونه‌هایی از این نوع اتصال اند. چسبهای مذاب داغ، نمونه‌هایی از این مواد هستند که با سرد شدن سخت می شوند. در این موضوع هیچ تمایزی بین چسبهای دائمی، موقت یا جدا شونده وجود ندارد. همه آنها به عنوان موادی که باعث چسبندگی سطح قطعات به یکدیگر می شوند قابل استفاده اند.

چسبندگی امتزاجی
در اتصالات چسبندگی امتزاجی مولکولهای بین قطعات با یکدیگر آمیخته می شوند. سطوحی از قطعات که به یکدیگر متصل می شوند باید قبلاً بوسیله حرارت یا حلال، نرم یا روان شوند چسبندگی امتزجی نوع چسبندگی شیمیایی است که قطعات را کنار هم نگه می دارد. پیوند با ملات حل کننده، پیوند چرخشی، پیوند جوشکاری با گاز داغ، پیوند با کمک ابزار داغ، پیوند ضربه‌ای ، پیوند دی الکتریک، پیوند ماورای صوت، و پیوند الکترو مغناطیسی روشهایی از چسبندگی امتزاجی می باشند.

پیوند ملاتی
ملاتهای حل کننده و ملاتهای چسبناک دو نوع ملاتی هستند که کاربرد رایجی دارند . ملاتهای حل کننده حلالها یا مخلوطهایی از حلالها هستند که مواد را حل نموده و سپس با تبخیر حلال، مواد در یکدیگر روان شده و می‌امیزند. ملاتهای غلیظ که گاهی ملاتهای لایه‌ای یا مخلوطهای حلالی نیز خوانده می شوند. متشکل از حلالها و مقایدر کمی از پلاستیکهایی هستند که باید به یکدیگرمتصل شوند. این ملات ماده ویسکوزی است که پس از خشک شدن لایه نازکی از پلاستیکهای مادر را در محل اتصال باقی می گذارد.
ایجاد پیوند با ملات حل کننده فقط برای بعضی پلاستیکهای گرمانرم امکانپذیر است و برای پلاستیکهای گرما سخت چنین پیوندی امکانپذیر نیست. حلالهای دارای نقطه جوش پایین بسرعت تبخیر می شوند. بنابراین تا قبل از تبخیر تمام حلال محل متصل شده باید ثابت بماند. مثالی در این مورد متیل کلراید است با نقطه جوش 104 درجه فار نهایت . (40 درجه سانتیگراد). ملاتهای حل کننده با روشهای متعددی برای اتصال پلاستیکها بکار می روند. صرفنظر از روش بکار رفته تمام اتصالات باید تمیز و صاف باشند. بسیار از صنعتگران اتصال جناقی شکل را برای ایجاد اتصال مستقیم دو لبه ترجیح می دهند .در روشن خیساندن، محل اتصال باید با حلال خیسانده شود تا سطح نرمی بدست آید. سپس قطعات در کنار هم با فشار جزئی قرار می گیرند تا حلال تبخیر گردد. اگر فشار بیش از حد بکار برده شود ممکن است بخشهای نرم خارج از نقطه اتصال فشرده شده و اتصال ضعیفی ایجاد شود.سطوح بزرگ ممکن است در ملاتها روی آنها اسپری گردد . با نفوذ حلال به داخل درز یا ترک محل شکستگی نیز می توان اتصال امتزاجی ایجاد نمود. قلموی کوچک نقاشی یا سرنگهای زیرجلدی ابزارهای دستی تزریق ملات می باشند.

روش های جوش پلاستیک

اتصالات مکانیکی
قطعات پلاستیکی را می توان با استفاده از اتصالات مکانیکی ماند پیچ، پرچ، بست، مهره، مفصل، چفت فنری و غیره نیز برروی هم سوار کرد. مزیت اصلی استفاده از اتصالات مکانیکی برای سوار کردن قطعات پلاستیکی اولاً امکان اتصال قطعات غیر همجنس برروی هم و ثانیا امکان اتصال قطعات ساخته شده از پلاستیکهای ترموست علاوه بر ترموپلاستیک ها می باشد. بست های مکانیکی متعددی برای استفاده در پلاستیکها وجود دارد. پیچهای خودکار زمانی بکار می روند که بست غالباً‌ نباید باز شود ولی زمانی که نیاز به باز کردن مرتب اتصال باشد مهره فلزی در پلاستیک ممکن است در قالب قرار گرفته یا پس از قالب گیری نصب شوند. پیچها و پرچهای پلاستیکی یا فلزی برای مونتاژ دائمی بکار می‌روند و پیچهای ماشینی، مهره ها و پیچهای استاندارد که از پلاستیک یا فلز ساخته شده‌اند در روشهای معمول مونتاژ بکار می روند.
اتصال حرارتی اولین روش برای سوار کردن ورقها و لوله‌های پلاستیکی بخصوص انواع ترموپلاستیکی ان می باشد. در این روش که بیشتر برای اتصال ورقها و لوله های پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرد. از اعمال همزمان فشار و حرارت به موضع اتصال استفاده می شود. ساده ترین روش برای اینکار شامل لوله های فلزیی است که المنت‌های حرارتی برق در داخل آنها جای گرفته باشد. وسیله دیگری که در این زمینه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد شامل المانهای اتصال حرارتی الکترونیکی و با فرکانس بالا است.
روش دیگری از اتصال حرارتی که برای سوار کردن پلی اتیلن‌ها به کار می رود شامل اکستروژن یک رشته داغ از حسب مابین سطوح مورد اتصال می باشد که با اعمال فشار دنبال می شود. ساده ترین روش برای متصل کردن ورق‌ها یا قطعات پلاستیکی با استفاده از حرارت است. تعیین نوع سیستم اتصال با در نظر گیری موارد زیر انجام می‌گیرد:

*ماهیت ماده‌ای که قرار است رویهم متصل شود.

*شکل محصول
*ملزومات مورد نیاز
*چگونگی کیفیت محصول

در حالیکه تجهیزات الکترونیکی پیشرفته‌ای برای اتصال حرارتی پلاستیک ها طراحی شده است، می توان از اتصال دهنده‌های دستی ساده آهنی برای متصل کردن ورقهای نازک پلاستیکی به ضخامت (1-5/0) میلی متر برای برخی کاربردهای ویژه نیز استفاده کرد.
توجه شود که جوشکاری پلاستیک‌ها از بسیاری جنبه‌ها مشابه با جوشکاری فلزات است به استثنای برخی موارد که ذکر خواهد شد. اما اتصال حرارتی پلاستیکها روشهایی را در بر می گیرد که در آن با استفاده از اعمال حرارت و فشار می توان دو جزء مورد نظر را به یکدیگر متصل نمود.

روش های جوش پلاستیک

انواع جوشها و فرآیندهای مختلف جوش پلاستیک
در جوشکاری ترموپلاستیک‌ها نوع جوش بکار رفته مشابه انواع آن در جوشکاری فلزات است. همان روشهای آماده سازی لبه های اتصال شام پخ زنی، انطباق و جفت کردن ، تعیین و تنظیم ریشه جوش و غیره که در جوشکاری فلزات بکار می‌رفت برای جوشکاری پلاستیکها نیز لازم هستند.در صورتیکه نیاز به جوش با کیفیت خوب داشته باشیم، اهمیت پخ زنی لبه‌های جوش بیشتر خواهد بود. حتی می توان گفت که اهمیت پخ زنی در جوشکاری پلاستیکها بیش از جوشکاری فلزات است، از آنجا که خواص فیزیکی ترموپلاستیک‌ها و فلزات با یکدیگر متفاوتند، اختلافات قابل توجهی در روشهای مورد استفاده در جوشکاری ایندو به چشم می خورد. در جوشکاری فلزات فلز سیم جوش و فلز زمینه با یکدیگر ترکیب شده و درز جوش را پر می کنند و در جوشکاری ترموپلاستیکها ذوب شدن و جریان یافتن مذاب به داخل درز جوش عملی نشده بلکه سیم جوش یا پلاستیک جوش نرم شده و با اعمال فشار کمی که توسط وسیله جوشکاری به آن وارد می شود این دو عامل با یکدیگر پیوند دائمی و ثابتی بوجود می‌آورند. برخی از مواد ترموپلاستیکی در حین جوشکاری تولید گازها و بخارات سمی می‌کنند لذا پیشگیری ها و موارد احتیاطی که توسط سازندگان اینگونه مواد خاطرنشان می‌شوند باید همواره مورد توجه قرار گیرند. برای پیشگیری از هرگونه خطا و اشتباه مخاطره آمیز و استشاق گازهای سمی باید عملیات جوشکاری را در محیط های روباز یا کارگاههای مجهز به تهویه‌های بسیار خوب انجام داد.
پلاستیک جوش را می توان به کمک میله‌هایی با مقطع گرد، بیضی، مثلثی و یا نوارهای پهن بر قطعه مورد جوشکاری اعمال نمود.نوارهای پلاستیکی پهن و نرم را برای جوشکاری و تعمیر آستر تانک‌ها مورد استفاده قرار می‌دهند. این نوارها را معمولاً به شکل کلاف و به کمک جوشکاری تک پاسی و با سرعت زیاد مورد استفاده قرار می دهند.

فرآیندهای اصلی مورد استفاده در جوشکاری ترموپلاستیک ها عبارتنداز:

جوشکاری با گاز داغ
جوشکاری آلتراسونیک یا فراصوتی
جوشکاری با ابزارهای داغ
جوشکاری اصطکاکی
جوشکاری القایی
جوشکاری با فرکانس بالا

که درموارد خاصی ممکن است از روشهای دیگر مانند اتصال حرارتی اشکال خاص و غیره استفاده کرد.

روش های جوش پلاستیک

آماده سازی سطوح برای جوشکاری
در جوشکاری ترموپلاستیک‌ها از فلاکس یا عامل روانساز استفاده نمی شود. البته گاهی اوقات برای دستیابی به جوشهایی با کیفیت بهتر می توان از یک گاز خنثی برای این منظور استفاده نمود. در کلیه عملیات جوش ترموپلاستیکها پخ زنی نقش بسیار مهمی دارد به جز موارد زیر:

در جوش‌های لب به لب چهار گوش
در جوش های لبه روی هم
در جوش‌های گوشه‌ ای

در یک اتصال سپری با سیم جوش‌های مثلثی پخ زنی را می توان به کمک فرزکاری، اره کردن، رنده کردن یا سوهان کاری انجام داد. برای بدست آوردن نفوذ کامل جوش یک جوشکاری باید علاوه بر پخ زنی، درز ریشه جوش مناسبی را هم فراهم آورد. این درزهای ریشه جوش معمولاً 4/0 تا 8/0 میلی متر است . برای جوشهای لب به لب چهار گوش نیز پیش بینی ریشه جوش مناسب ضروری است.بعلاوه تمام گوشه های تیز پلاستیک باید حذف شود و سطوح آن از کثافات، گریس یا دیگر آلودگی های ممکنه پاک گردد. توصیه می شود برای اینکار از حلالها استفاده نکنید چرا که اغلب حلالها موحب حل شدن یا نرم شدن قعطات ترموپلاستیکی شده و موجب تضعیف موضع اتصال می گردند. برای پاک کردن آلودگیها بهتر است از یک صابون ضعیف و آب و لرم استفاده کنید. پیشنهاد می‌شود که برای پاک کردن سطوح از روغن و گریس از MEK (متیل اتیل کتن) استفاده شود.

روش های جوش پلاستیک

جوشکاری با گاز داغ
جوشکاری با گاز داغ یکی از پرمصرفترین فرآیندهای ترموپلاستیک ها بوده و تا آنجا که به مواد اولیه مربوط می شود از محدودیت‌های بسیار کمی برخوردار است. در جوشکاری با گاز داغ یک جریان هوا یا گاز خنثی فشرده و داغ به سطح ترموپلاستیک پاشیده می شود. این جریان گاز با گذشتن از روی شعله یا المنت‌های الکتریکی داغ که در بدنه دستگاه جوش دستی قرار دارند حرارت لازم را بدست آورده و داغ می شوند. در اینجا هیچگونه یا قوس الکتریکی با سطح قطعه پلاستیکی تماس پیدا نمی کند. انواع مختلف این نوع اتصالات را می توان در ورق، لوله‌های یا میله های پلاستیکی تولید نمود.

تجهیزات و ابزارهای لازم برای جوشکاری با گاز داغ:

مشعل مخصوص جوشکاری با گاز داغ
نوک های مخصص جوشکاری (نازلها)
تجهیزات هوای فشرده یا گاز خنثی
فشار سنج و رگلاتور هوا

لوله خرطومی هوا از جنس نئوپرن که با سیم الکتریکی احاطه شده است.

در جوشکاری با گاز داغ معمولا دو نوع مشعل وجود دارد یکی به طریقه الکتریکی گرم می شود و دیگری از شعله حاصل از سوخت گازی برای گرم کردن لوله نازکی که گاز جوشکاری از میان آن می گذرد استفاده می کند. دمای گاز جوشکاری بوسیله شدت جریان گازی که از مشعل می گذرد تنظیم می شود. هر چه شدت جریان گاز در داخل مشعل پایین تر باشد دمای گاز بیشتر خواهد بود . شدت جریان های مورد استفاده معمولا مربوط به فشارهای 5 تا 10 psi می باشد . درجه حرارت بوسیله یک دماسنج که در فاصله 5/6-6 میلی متر از نوک مشغل نگه داشته می شود محاسبه می‌گردد.

روش های جوش پلاستیک

چگونگی انجام عملیات در جوشکاری با گاز داغ
در اینجا اولین کاری که جوشکاری باید انجام دهد این است که قطعات را در کنار یکدیگر قرار داده و آنها را با چند خال جوش به یکدیگر متصل کند تا در موقعیت مناسبی نسبت به یکدیگر قرار گرفته و دیگر احتیاج به استفاده از ست و گیره نباشد. برای ایجاد خال جوش می توان از روشهای زیر استفاده کرد:
نوک مخصوص برای ایجاد خال جوش به سر مشعل بسته می شود.
صبر می کنند تا این نوک به دمای مناسبی برسد.
مشعل را طوری روی موضع جوش نگه می دارند که دسته آن نسبت به جایی که نوک با سطح مورد جوش تماس پیدا می کند زاویه‌ای تقریباً برابر با 80 درجه بسازد.
نوک ابزار را در طول موضع جوش حرکت داده و خال جوش هایی به طول 12 تا 25 میلی متر ایجاد می کنند.
خال جوشهای ایجاد شده را به یکدیگر متصل می کنند تا یک خال جوش پیوسته بدست آید.
صبر می کنند تا خال جوشها سرد شوند. اکنون این موضع برای انجام عملیات جوشکاری سرتاسری آماده است.

پس از عملیات خال جوش دادن می توان یک جوش کامل و دائم را ایجاد نمود. برای این منظور جوشکار باید سیم جوش مناسبی را انتخاب کند تا به کمک آن بتواند موضع جوش را با پلاستیک اضافی پر کند. در مرحله خال جوش دادن لزومی به انجام این کار نیست چون در آنجا فقط کافیست که به کمک حرارت دو سطح مورد جوش را گذاخه نموه و یک اتصال موقتی ایجاد کنیم . ترکیب شیمیایی پلاستیکی که برای پر کردن موضع جوش بکار می رود باید حتی الامکان مشابه با ترکیب زمینه باشد.مراحل انجام عملایت جوشکاری دستی و اتصال دو سطح به یکدیگر طبق روش فوق بدین قرار است:
1- آماده کردن لبه ها و تمیز کردن سطوحی که قرار است به یکدیگر متصل شوند.
2- انتخاب المنت حرارتی مناسب (کابلی که بتواند حرارتی برابر با 250 درجه سانتیگراد ایجاد کند) و تعبیه آن در مشعل.
4- بستن نوک مخصوص عملیات خال جوش به سر مشعل و ایجاد خال جوش‌های لازم .
5- پس از اتمام عملیات خال جوش دادن، نوک مخصوص این عملیات را از سر مشعل برداشته و یک نوک گرد به سر آن می بندند.
6- سر سیم جوش را با زاویه‌ای نزدیک به 60 درجه می برند.
7- با استفاده از یک حرکت موجی با دمش جهت جریان هوای داغ را در سطحی به فاصله 12 میلی متر از محل شروع جوش کنترل می کنند.
8- سیم جوش باید بصورت عمودی نگه داشته شود. طرز کار به این صورت است که سیم جوش را با سطح قطعه مورد جوش تماس داده و سپس آن را عقب می¬کشند. این عمل را ادامه می دهند تا زمانیکه سیم جوش چسبناک شود.
9- بزودی سیم جوش چسبناک می شود، در این صورت آن را بطور عمودی به سطح می فشارند. تقریباً یک سوم از حرارت را متوجه سیم جوش کرده و باقیمانده را به ماده مورد جوش می دهند.
10- سیم جوش را قدری شیب دار می کنند. در جریان جوشکاری از کشیدن سیم جوش به حد افراط اجتناب می کنند.
11- ماده جوش بایستی روی موضع اتصال یا پخ را بپوشاند. در جریان جوشکاری دستی برای کامل شدن جوش بیش از یک پاس جوش لازم است.

آخرین پاس جوش پاسی است که لبه های کار را بپوشاند . قبل از آنکه پاس دوم جوش را بدهند صبر می کنند تا پاس اول سرد شود. جوش دوم نیز باید سرد شود تا بتوان جوش سوم را داد، و به همین ترتیب برای پاس های بعدی عمل می کنند.در جوشکاری دستی با سرعت زیاد می توان هم از سیم جوش و هم از نوار جوش استافده کرد. نوار جوش برای تعمیر یا جوشکاری آستر و قسمتهای داخلی تانکها و وسایل مشابه مورد استفاده قرار می گیرد. علامت مشخصه جوشکاری دستی سریع با نوار جوش این است که در اینجا فقط یک پاس جوش نیاز داریم.

روش های جوش پلاستیک

جوش آلتراسونیک یا فراصوتی پلاستیکها
از حدود بیست سال قبل جوشکاری آلتراسونیک علاوه بر اتصال قطعات پلاستیکی به یکدیگر برای اتصال فلزات به پلاستیک ها و مغزی دادن فلز در داخل پلاستیک پس از قالب گیری و همچنین اتصال مواد ناهمجنس به یکدیگر مورد استفاده قرار گرفته است. امروزه نیز این روش یک متد اساسی برای اتصال قطعات به یکدیگر به حساب می آید. در جوشکاری آلتراسوینک حرارت لازم برای ذوب سطوح اتصال توسط ارتعاشات فراصوتی تأمین می شود. روش کار به این صورت است که ابتدا انرژی الکتریکی در دستگاه مخصوص به نوسانات مکانیکی با فکرانس زیر (حدود 20000 سیکل بر ثانیه) تبدیل شده و سپس این نوسانات توسط یک وسیله نوسان کننده بنام دماغه به جسم منتقل می شود. انرژی نوسانی فوق از قشرهای بالایی قطعه ترموپلاستیکی عبور کرده و در سطح مشترک دو جسم متمرکز می شود. در نتجیه این عمل حرارت لازم برای ذوب پلاستیک بوسیله اصطکاک حاصل از نوسان یک سطح مقابل سطح دیگر در موضع اتصال ایجاد می شود. این حرارت سبب گداخته شدن مرز برجسته‌ای که می توان آن را عامل هدایت و تمرکز انرژی نامید و نفوذ آن به داخل سطحی که به آن فشرده می شود می گردد. باید توجه داشت که در حین عملیات بواسطه آنکه آزاد شدن انرژی تنها در نقطه اصطکاک و یا موضع اتصال صورت می گیرد، خود قطعه کاملاً سرد باقی می ماند. جوشکاری فراصوتی ترموپلاستیکها با جوشکاری فراصوتی فلزات تفاوت دارد، این تفاوت از آن جهت است که حرارت تولید شده در ترموپلاستیک برای رساندن آن به دمایی بالاتر از نقطه ذوبش کافیست. در صورتی که در فلزات چنین نیست. به همین علت سطوح اتصال در این حالت بسیار تمیز و یکنواخت بوده و در عین حال از لحاظ استحکام درست مانند ماده زمینه هستند . نظر به اینکه نرخ انتقال نوسان در مواد مختلف متفاوت است، موفقیت یا عدم موفقیت در عملایت جوشکاری آلتراسونیک بستگی زیادی به میزان انتقال نوسان توسط پلاستیک مورد اتصال دارد مثلاً میزان انتقال نوسان در قطعات ساخته شده از جنس پلی تن خیلی کمتر از مقدار آن در قطعات استیلنی می باشد. موادی که به طریقه آلتراسونیک قابل جوشکاری هستند عبارتنداز: آکریلیک‌ها، استال ها، پلی الفین‌ها، پلی آمیدها، پلی کربنات‌ها، پلی استیدن، پلی سولفون، ABS و غیره در اینجا لازم به تذکر است که ضخامت مواد فوق باید از 025/0 تا 254/0 میلی متر باشد.

طرح اتصال:
استحکام زیاد و یکنواختی جوش، کیفیت ظاهری خوب سازگاری نتایج کار و قابلیت اعمال جوشکاری آلتراسونیک همگی بستگی به چگونگی اتصال دارد. در صورت وجود یک طرح اتصال خوب در جوشکاری آلتراسونیک، استحکام جوش حاصله معادل با استحکام ماده زمینه خواهد بود. در طراحی موضع اتصال برای جوشکاری آلتراسونیک پلاستیک‌ها باید فاکتورهای اصلی زیر را مورد توجه خاص قرار دارد:
* زمانی می توان نتایج خوبی از این جوشکاری انتظار داشت که سطح تماس بین دو قعطه مورد اتصال به مینیمم مقدار ممکننه کاهش یابد، در این صورت انرژی جوشکاری در سطح کوچکی متمرکز شده و راندمان کار بالا می رود.
*اگر طرح اتصال درست انتخاب شود زمان حوشکاری را می توان با استفاده از اعمال فشار تا حد قابل ملاحظه ای کمتر کرد.
روشهای مختلف از جوشکاری آلتراسونیک منشعب می شود که از جمله آنها می توان سوار کردن آلتراسونیک ، جوش نقطه‌ای آلتراسونیک مغزی دادن آلتراسونیک، قالب گیری آلتراسونیک و غیره را نام برد. یک نمونه از اشتباهاتی که در طرح اتصال جوشکاری فراصوتی ممکن است پیش بیاید پخ زنی زیاد از حد است. نتیجه این اشتباه، خارج شدن مقدار زیادی پلاستیک از محل اتصال و نیز ایجاد یک اتصال ناقص خواهد بود.

روش های جوش پلاستیک

تجهیزات و ابزارهای جوشکاری آلتراسونیک (فراصوتی)

تجهیزاتی که در جوشکاری آلتراسونیک پلاستیکها مورد استفاده قرار می گیرد شامل اقلام زیر است:
1- منبع نیرو برای تبدیل جریان Hz60 به جریان Hz 20000.
2- مبدلی که جریان Hz 20000 را از منبع نیرو گرفته و آنرا به نوسانات مکانیکی با همان فرکانس تبدیل کند.
3- دماغه ای که نوسانات دریافتی از مبدل را تشدید کرده و این نوسانات را از مبدل به ترموپلاستیک منتقل کند.
4- تایمر برای کنترل میزان جوشکاری (زمانی که طول می کشد تا انرژی وارد قطعه کار شود) و کنترل زمان نگه داشتن (زمانی که طی آن قطعه تحت فشار نگه داشته می‌شود).
5- پایه‌ای برای نگه داشتن دماغه بطوریکه در تماس با قطعه کار پلاستیکی باشد.
6- گیره نگهدار قطعه کار بطور کلی برای تنظیم قطعات مورد اتصال و پیگشیری از حرکت احتمالی آنها در حین جوشکاری استفاده از گیره‌های نگهدارنده ضروری است. در صورتیکه قطعات را با گیره محکم نکنیم بواسطه حرکت احتمالی آنها توسط دماغه آسیب می‌بینند.

روش های جوش پلاستیک

صرف نظر از نتایج کار، برقراری تنظیم مناسب بین قطعه کار، دماغه نوسان کننتده و سطوح اتصال از ملزومات اصلی جوشکاری به حساب می‌آید. گیره نگهدار نیز باید تکیه گاه مناسبی برای قطعات ایجاد کند بطوریکه نیروی اتصال بصورت یکنواخت در تمامی سطح جوش گسترده شود. در دستگاه آلتراسونیک ولتاژ 115 یا 220 ولت برق AC به 20 کیلو هرتز انرژی الکتریکی تبدیل می شود. این انرژی الکتریکی به کمک یک مبدل که در داخل دستگاه تعبیه شده است به انرژی نوسانات مکانیکی تبدیل می¬شود، سپس انرژی نوسانی قبل از آنکه به سطح مورد اتصال منتقل شود به دماغه میرسد و در آنجا تشدید می گردد. برحسب موارد کاربرد دماغه ها می توان طرهای مختلف آنها را استفاده کرد. سه نوع اصلی دماغه عبارتنداز:
1- دماغه های استاندارد.
2- دماغه های غیر استاندارد
3- دماغه های کاهنده – افزاینده

دماغه های مبدل برای افزایش یا کاهش دامنه نوسان ارتعاشات مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرند. دماغه های استاندارد کاربردهای وسیعی در عملیات جوشکاری آلتراسونیک دارند.

روشهای جوشکاری آلتراسونیک
روشهای مختلف جوشکاری آلتراسونیک را می توان به دو گروه اصلی زیر طبقه بندی کرد.
1- جوشکاری اتصالی
2- جوشکاری انتقالی

در جوشکاری اتصالی ابزار جوشکاری در نزدیکترین حالت ممکن نسبت به سطح اتصال قرار می گیرد. مثالهایی از اکربرد این روش شامل اتصال دندانه‌هایی از جنس پلی تن، تیوپ های محتوی کرم های مخصوص پوست و مو و جوشکاری، درز فنجان های نوشیدنی پلاستیکی است. این روش اساساً برای پلاستیکهایی که نرخ انتقال نوسانات آلتراسونیک آنها ضعیف باشد مناسب تر است مانند پلاستیکهای نرم.
در جوشکاری انتقالی نوسانات آلتراسونیک فاصله معینی را بین ماده ترموپلاستیکی طی می‌کنند تا به موضوع اتصال برسند. این روش اساساً در جوشکاری قطعات ریختگی سه بعدی از جنس پلاستیکهای سخت که به راحتی قابل جوشکاری هستند مورد استفاده قرار می گیرند. در این روش امکان ایجاد جوش در فواصل زیاد هم وجود دارد . ترموپلاستیکهایی با قابلیت انتقال ضعیف را نمی‌توان بدین طریق جوشکاری نمود.

روش های جوش پلاستیک

مزایای استفاده از جوشکاری آلتراسونیک:
در این فرآیند اتلاف حرارت بسیار کم بوده و در مواقعی که این مزیت اهمیت زیادی داشته باشد این روش بسیار مفید است.
جوشکاری آلتراسونیک با سرعت زیاد را می توان بر موادی با ضخامت 254/0-025/0 میلی متر اعمال نمود.
این روش سبب ایجاد هیچگونه خرابی و تورفتگی در قطعه نمی شود.در مواردی که علائم خرابی و تو رفتگی نباید به هیچ وجه در قطعه دیده شود (مثل اتصال نوارهای مغناطیسی) اهمیت این فرآیند مشخص تر می شود.
در این فرآیند امکان استفاده از سیستمهای تمام اتوماتیک وجود دارد.

موارد کاربرد جوشکاری آلتراسونیک
استفاده از روشهای جوشکاری آلتراسونیک در موارد زیر مناسب است:
برای جوشکاری پاکتهایی که در بسته بندی مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
برای جوشکاری ورقهای روکش شده.
برای جوشکاری قطعات توخالی ریخته شده مانند جعبه‌های کوچک، کوزه‌های دهن گشاد، جا تخم مرغی و اسباب بازی‌ها.

بیشترین کاربرد جوشکاری آلتراسونیک برای گار گذاشتن کیسه های توپ چند لایه است بطوریکه پلاستیک میانی بین لایه های خارجی توپ بصورت ساندویچی قرار گیرد بدون آنکه هیچ خطری توپ را تهدید نمی کند یکی دیگر از موارد استفاده نوسانات آلتراسونیک در تسریع واکنش چسباندن قطعات پلاستیکی به یکدیگر می‌باشد. در این روش نیز انتقال انرژی از دماغه نوسان کننده به موضع اتصال درست مانند جوشکاری یک قطعه پلاستیکی به قطعه دیگر می‌باشد. در اینجا هم اصطکاک ایجاد شده در موضع اتصال حرارت لازم برای ذوب یک چسب فعال شونده حرارتی را فراهم کرده و آن را به استحکام اصلیش می رساند.

جوشکاری اصطکاکی
این روش اولین بار در سال 1942 توسط هنینگ برای اتصال لب به لب پلاستکیهای PVC ارائه شد. در این روش برای اتصال سطوح از اصطکاک و فشار به طور همزمان استفاده می شود. جوشکاری اصطکاکی اصطلاحی است برای بیان اتصالی که مستقیماً در نتیجه حرارت تولید شده بواسطه مالش دو سطح به یکدیگر ایجاد می‌شود. بدین ترتیب حرارت تولید شده دو سطح ترموپلاستیک را ذوب کرده و با اعمال فشار بعدی حرکت این مجموعه متوقف می شود، در پایان پس از سرد شدن نمونه آن را از دستگاه پیاده می کنند. معمول ترین نوع جوشکاری اصطکاکی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرد جوشکاری چرخان است. این تکنیک شامل چرخاندن یک قطعه در مقابل قطعه دیگری از مجموعه که بطور ثابت نگه داشته شده است می باشد. سرعت و فشار همزمان منجر به تولید حرارت اصطکاکی شده و این حرارت صرف ذوب کردن سطوح مجاور می گردد .

روش های جوش پلاستیک

مزایای جوشکاری چرخان عبارتند از:
این روش بسیار سریع بوده و سیکل جوشکاری می تواند در زمان کوتاهی از 30 تا 45 ثانیه کامل شود.
این روش بسیار اقتصادی است چون می توان آنرا به کمک ماشین های استانداردی که در اغلب کارگاهها پیدا می شود (از قبیل ماشین های تراش یا دستگاه خراطی و یا دستگاههای مشابه) انجام داد و وسایل لازم برای آن معمولاً بسیار ساده و ارزان هستند.
این روش بسیار عالی برای جوشکاری مواد ترموپلاستیکی است که در دماهای بالا دچار اکسیداسیون می شوند، چون در سطح مورد جوش در تمام مدت عملیات در تماس با یکدیگر بوده و مقدار کمی از ماده بواسطه اعمال فشار از درز جوش بیرون زده و اکسیداسیون بسیار ضعیفی در جوش ایجاد می شود.
چون هیچگونه حلال، چسب، سیم جوش و دیگر مواد خارجی در این عملیات بکار نمی رود اتصال حاصله دارای همان خواص ماده زمینه است.

معایب استفاده از این روش عبارتنداز:
وجود محدودیت هایی برای ایجاد اتصال در قطعات غیر مدور. در بسیاری از موارد این محدودیتها را می توان با طراحی موضع جوش بصورت مقطعی مدور از یک قطعه غیر مدور برطرف نمود .
در بسیاری موارد برای ایجاد یک جوش نامناسب چند جرقه مرئی کافیست. این زیان را می توان با تغییر طرح اتصال برطرف نمود. و اجازه داد که جرقه در مقاطع یا سطوح پنهان جسم ایجاد شود.

کاربردهای روش جوشکاری اصطکاکی چرخان
جوشکاری اصطکاکی چرخان را می توان بر اغلب مجموعه‌هایی که شامل دو قطعه ترموپلاستیکی با مقطع اتصال مدور هستند اعمال نمود. در این حالت حرارت اصطکاکی برای ذوب سطوح تماس کافیست. جالب آنکه از این روش می توان برای سوار کردن قسمتهای مختلف لوله ها، گلوله‌ها، بطری‌ها و غیره استفاده نمود. روش کار به این صورت است که ته این قطعات را روی دیوارهایشان به روش اصطکاکی سوار می کنند.این روش برای جوشکاری لوله‌هایی از جنس PVC بسیار ایده آل بوده و همچنین برای تولید شیرهایی از همین جنس نیز مفید است.سیلندرهای طویل را می-توان توسط جوش دادن حلقه‌های کوتاهتر به یکدیگر با همین روش تولید نمود.
بدنه بطری ها، قطعات لوله ای شکل، توپها و غیره را می توان با استفاده از این روش به انتهایشان متصل نمود.مورد دیگر استفاده از این روش در بسته بندی و ممهور کردن کانتینرهاست. کانتینرهایی که با مایعات پر می شوند را می توان به راحتی با جوشکاری چرخان آب بندی و بسته بندی و ممهور نمود.همچنین مواد خامی را که به شکل ورق هستند می توان روی هم قرار داده و به کمک جوشکاری چرخان به یکدیگر متصل نمود تا به هر ضخامت مورد لزومی دست یافت.
بطور کلی جوشکاری اصطکاکی را می توان بری اکثر ترموپلاستیکها از جمله پلیتن‌ها، آکریلیک‌ها، نایلون‌ها و استالها مورد استفاده قرار داد.

روش های جوش پلاستیک

جوشکاری با ابزارهای داغ
در روش جوشکاری با ابزار داغ با استفاده از یک منبع حرارتی مثل هیتر یا صفحات داغ یا میله‌های حلقه ای شکل یا هویه قطعات پلاستیکی را تا دمای ذوبشان گرم می کنند. سپس قطعات را در تماس با هم و در فاصله 3 میلیمتری از ابزار داغ قرار می‌دهند. وقتی که سطوح مورد جوش ذوب شدند منبع حرارتی را از موضع جوش دور کرده و با اعمال فشار کمی قطعات را به سرعت به یکدیگر متصل کرده و آنقدر در این حالت نگه می دارند تا محل اتصال خنک شود. تمام فرآیند خیلی سریع صورت گرفته و با اعمال فشار کمی از 5 تا 15 psi حدود 5 تا 15 ثانیه طول می کشد.
جوشکاری با ابزارهای داغ را اساساً برای اتصال ورق های پلی اتیلن، متیل متاکریلیت، کلرید ونییل و تفلون مورد استفاده قرار می‌دهند ولی می توان آنرا برای اتصال دیگر قطعات ترموپلاستیکی نیز بخوبی مورد استفاده قرار داد.
یکی از مهمترین فاکتورهای در فرآیند جوشکاری قطعات با استفاده از ابزارهای داغ زمان لازم برای دور کردن قطعه از ابزار داغ و اعمال فشار بعدی آن است. این مدت باید تا حد امکان کوتاه انتخاب شود. چون یک تأخیر کوتاه در این لحظه منجر به ایجاد جوش ضعیفی خواهد شد .

تجهیزات و ابزار لازم در جوش پلاستیکها با ابزار داغ
سطح فلزی ابزارهای داغی که در این روش جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرند معمولاً از جنس فولاد یا پوشش نیکل یا آلومینیوم یکپارچه است. منبع حرارت مورد استفاده اغلب الکتریکی بوده البته در برخی موارد دستگاههای بسیاری برای حرارت دادن طراحی شده است که از شعله اکسی استیلن یا پروپان استفاده می کنند. کوشش‌های زیادی شده است تا با استفاده از روانسازها یا عوامل واسطه‌ای از چسبیدن قطعات به ابزارهای داغ جلوگیری شود. اما این کوششها تأثیر چندانی نداشته است و ثابت شده است که این مسأله تأثیر نامطلوبی بر نتایج عملیات جوشکاری خواهد داشت. همچنین ثابت شده است که جوشهایی که به طریق فوق ایجاد می‌شوند مرغوبیت کمتری نسبت به جوشهایی که بدون استفاده از روان ساز یا عوامل واسطه‌ای ایجاد شده‌اند دارند.

روش های جوش پلاستیک

شرایط جوشکاری با ابزارهای داغ
دمای ابزارهای داغ باید دقیقاً کنترل شده و در صورتیکه از سیستم هدایت مستقیم حرارت استفاده شود باید دمای آنرا در برد حرارتی بالاتر از 200 تا 370 درجه سانتیگراد تعدیل نمود. هنگامی که حرارت به طریقه تشعشعی منتقل می شود باید از دماهایی تا 540 درجه سانتیگراد استفاده نمود. جوشکاری پلن اتیلن هایی با دانسیته زیاد از طریق تماس مستقیم مستلزم حرارت سطحی 200 درجه می باشد ولی پلی اتیلنی با دانشیته کم از 150 تا 200 درجه سانتیگراد حرارت لازم دارد. اگر حرارت به بالاتر از برد حرارتی لازم برده شود منجر به تجزیه پلیمر و در نتیجه تضعیف جوش حاصله خواهد شد.

کاربردهای جوشکاری با ابزارهای داغ
ورق‌های پلاستیکی را می توان به کمک این روش جوشکاری نمود. برای این کار لبه های دو ورق مورد نظر را که قرار است جوش داده شوند قدری رویهم گذارده و سپس میله داغ را در تماس مستقیم با آنها قرار می دهند. وقتی که دو سطح به دمای لازم برای جوشکاری رسیدند میله داغ را برداشته و ورق‌ها را با فشار مختصری محکم به یکدیگر می‌چسبانند. اعمال فشار تا سرد شدن جوش ادامه می‌یابد. معمولاً برای دست یافتن به نتایج بهتر استفاده از گیره و بست و محکم نگهداشتن ورق‌ها در طی عملیات ضروری است. پهنای تیغه مورد استفاده معمولاً قدری بیشتر از ضخامت ورق های مورد جوش می باشد. در این عملیات کنترل دقیق درجه حرارت ضروری است. چون اگر حرارت کم باشد منجر به ایجاد یک اتصال ضعیف شده و در صورتیکه زیاد از حد هم باشد باعث تجزیه پلاستیک می شود. اصولاً می توان گفت تنظیم نبودن درجه حرارت قطعاً منجر به تشکیل اتصال ضعیفی خواهد شد. جوشکاری با ابزارهای داغ برای ورق های نازک و انعطاف پذیر به کمک وسایلی خاص انجام می شود. این ابزارها شامل یک تیغه داغ است که در بین دو سطح که روی هم قرار گرفته و باید جوش داده شوند حرکت کرده و به دنبال آن غلتکی که فشار لازم برای اتصال دو سطح داغ را تأمین کرده و عملیات را تکمیل می کند حرکت می نماید. از این روش بیشتر برای ساختن تانکها از ورق‌های پلاستیکی انعطاف پذیر استفاده می شود. ابزارهای داغ را بیشتر از جنس مس می گیرند. تا قابلیت هدایت حرارتی ماکزیممی داشته باشند. و سطح این تیغه‌های مسی را با نیکل روکش می دهند تا از خوردگی آنها جلوگیری شود. قطعات ساخته شده از PVC سخت را معمولاً با این روش جوشکاری نمی کنند. چون این قطعات وقتی در تماس با فلز داغ قرار می گیرند تمایل به تجزیه شدن دارند. اما از آن می توان برای اتصال بخش عظیمی از قطعات پلاستیکی از قبیل پلی‌تن، PVC پلاستیزه شده ، پلی پروپیلن و تا حد کمتری آکریلیک‌ها و تفلون استفاده نمود. جوشکاری با ابزارهای داغ را بطور وسیعی در ایجاد جوشکاری سر به سر در لوله‌های پلاستیکی مورد استفاده قرار می دهند. در این حالت عمل اتصال خیلی سریع صورت گرفته و ارزان هم تمام می شود. در عین حال از کمترین ابزارهای ممکن استفاده می گردد. انتهای لوله ها را نباید هرگز در تماس مستقیم با سطح داغ نگه داشت آنها را می توان یا در تماس مستقیم با سوی مخالف سطح داغ قرار داد و یا در فاصله سه میلیمتری از این سطح نگه داشت تا با تشعشع حرارت داغ شوند. در هر صورت انتقال حرارت به هر شکلی که باشد، روش کار همان است که گفتیم، قسمتهای انتهایی لوله را تا دمای ذوب حرارت داده، صفحه داغ را برداشته و دو انتهای داغ لوله را به یکدیگر می‌فشارند تا اتصال کامل شود، در عین حال عمل فشردن را تا سرد شدن موضع جوش ادامه می دهند.
روش دیگر انتقال حرارت به قطعه کار استفاده از کفشهای داغی است که به یک هویه برقی معمولی متصل شده‌اند. کفشکی که به طریقه الکتریکی داغ شده است، برای جوش لب به ب ورقها و تولید آستر برای تانک‌ها مورد استفاده قرار می گیرد. کفشک به آهستگی بین دو سطح مورد اتصال حرکت کرده و غلتکی که سطوح گداخته شده را به یکدیگر می فشارد آن را دنبال می کند. کفشک‌ها را می توان متناسب با ضخامت و طرح ورقهای مورد اتصال طراحی نمود. این کفشک ها معمولا از قطعات مسی با روکش‌های ضخیم نیکل ساخته می‌شوند. استفاده از روانسازها، موم یا دیگر موادی که مانع چسبیدن پلاستیک به ابزارهای داغ می شوند توصیه نمی گردد چرا که این مواد تمایل به تضعیف اتصال دارند.
مزیت این روش را می توان به کمک این حقیقت بیشتر آشکار نمود که در یک روند تدریجی بیش از 330.00 متر خطوط فاضل آب آلمان با این روش ساخته شده است و در آمریکا نیز در حدود 50.000 متر لوله‌های پلی اتیلن با دانسیته بالا که مستلزم 4000 اتصال می باشند با همین روش روی هم سوار شده‌اند.

روش های جوش پلاستیک

جوشکاری شیاری با ابزارهای داغ
این روش اساساَ برای اتصال قطعات قائم به ورق‌های پایه مورد استفاده قرار می گیرد. لبه انتهایی یک عضو قائم در مجاورت یک صفحه داغ حرارت داده شده و در عین حال یک میله داغ برای ایجاد یک شیار در ورق پایه بکار می رود تا عضو قائم در آن شیار جا داده شود. وقتی که دو قطعه به دمای مناسب برای جوشکاری رسیدند آنها را از منابع حرارتی مربوطه جدا نموده و در مجاورت یکدیگر قرار داده سپس با اعمال فشار اتصال لازم را برقرار کرده و تا سرد شدن موضع جوش فشار را ادامه می دهیم. حرارت و فشار لازم در این مورد مشابه با شرایط جوشکاری ورق ها با ابزارهای داغ می باشد. این روش برای اتصال قطعاتی مانند پره های هواکش‌های خانگی، بدنه پمپ ها ، لوله ها و دودکش های راستگو شه مورد استفاده قرار گرفته و ویژگیهای مثبتی برای جوشکاری پلی اتیلن‌های با دانسیته بالا دارد.

نحوه آزمایش و ارزیابی جوشها
انجمن آمریکایی ASTM روشهای متنوعی برای تست کردن مواد پلاستیکی ارائه کرده است. توصیه می شود که این روشها تا حد امکان دقیقاً دنبال شوند . روشهای تجربی تست کردن که برای ارزیابی جوشهای خانواده پلی اتیلن و PVC لازم است توسط انجمن صنایع پلاستیکی ارائه شده است. اما برخی آزمایشات کارگاهی وجود دارد که هنوز تحت این پوشش ها قرار نگرفته و استاندارد نشده اند . از آن قبیل می توان آزمایشات مربوط به تعیین حساسیت موضوع اتصال نسبت به خوردگی توام با تنش، همچنین آزمایشات ساخت، تعیین عیب و نفوذپذیری جوش را نام برد. روش ساده‌ای برای تشخیص اتصالات غیر مؤثر، آن است که صبر کنیم تا یک مقطع از سیم جوش تا آن سوی جوش انبساط یابد. وقتی که جوش سرد شد مقطع پیشرفته را محکم گرفته و سعی می کنند سیم جوش را بکنند، اگر اتصال مناسب باشد سیم جوش از انتهای جوش ترک می خورد. ترک ها و حفره‌های ریز را می توان به کمک دستگاههای تست حلقه جرقه‌ای با ولتاژ بالا و فرکانس زیاد تعیین نمود. نوک حلقه در طول سطح جوش حرکت می کند و هر جا تخلخلی وجود داشته باشد جرقه ظاهر می‌شود. در اینجا وجود یک میدان الکتریکی خوب الزامی بوده و در دستگاههایی از جنس مواد غیر هادی باید این میدان را فراهم نمود. رادیوگرافی یکی از مؤثرترین روشهای برای تعیین و تشخیص معایب بوده و احتمالاً تنها متدی است که به کمک آن می توان بسیاری از معایب را تشخیص داد.

مجموعه موتور کلینیک، به عنوان اولین مرکز تخصصی خدمات بدنه موتور سیکلت، خدمات جوش پلاستیک قطعات موتور سیکلت را با بهره گیری از تکنولوژی جوش مدرن و بکارگیری نیروی متخصص ارائه می نماید.

واژه ها: روش های جوش پلاستیک، جوش پلاستیک موتور سیکلت، جوش پوسته موتور سیکلت