Műanyag hegesztés : a félkész műanyagok hegesztését az ISO 472 az anyagok lágyított felületeinek egyesítésének folyamataként írja le, általában hő segítségével (kivéve az oldószeres hegesztést). A hőre lágyuló műanyagok hegesztése három egymást követő szakaszban történik, nevezetesen a felület előkészítésében, a hő és nyomás alkalmazásában és a hűtésben. Számos hegesztési eljárást fejlesztettek ki félkész műanyagok összekapcsolására. A hőre lágyuló műanyagok hegesztési módszerei a hegesztési határfelületen történő hőtermelés mechanizmusa alapján külső és belső hevítési módokba sorolhatók, amint az ábra mutatja. Másrészt a jó minőségű varrat előállítása nem csak a hegesztési módokon múlhat, hanem azt ishegeszthetőségalapanyagokból. Ezért az értékelés ahegeszthetőségkritikus jelentőségű a hegesztési művelet előtt (lásdReológiai hegeszthetőség) műanyagokhoz.
Meleggázos hegesztés
A forrógázos hegesztés, más néven forrólevegős hegesztés, egy hőt alkalmazó műanyaghegesztési technika. Egy speciálisan kialakított hőlégfúvó, az úgynevezett forrólevegős hegesztő, olyan forró levegősugarat állít elő, amely mind az összeillesztendő részeket, mind a műanyag töltőrudat lágyítja, és mindegyiknek ugyanabból vagy nagyon hasonló műanyagból kell lennie. (HegesztésPVChogyakrilkivétel ez alól a szabály alól.)
A forró levegő/gáz hegesztés elterjedt gyártási technika kisebb tárgyak gyártására, mint plvegyszertartályok, víztartályok, hőcserélők, ésvízvezeték szerelvények.
Abban az esetben, hahálókésfilmekettöltőrudat nem szabad használni. Két műanyag lapot melegítenek fel forró gázzal (vagy afűtőelem), majd összetekerjük. Ez egy gyors hegesztési folyamat, és folyamatosan végezhető.
Hegesztőpálca
A műanyag hegesztőrúd, más néven hőre lágyuló hegesztőpálca, egy kör- vagy háromszög keresztmetszetű rúd, amelyet két műanyag darab összekapcsolására használnak. Az alapanyag színéhez igazodva széles színválasztékban kaphatók. A tekercses műanyag hegesztőpálcát „spline” néven ismerik.
A műanyag hegesztőpálcák tervezésének és gyártásának fontos szempontja aporozitásaz anyagból. A nagy porozitás légbuborékok (ún. üregek) kialakulásához vezet a pálcákban, amelyek rontják a hegesztés minőségét. A legjobb minőségű műanyag hegesztőpálcák ezért a nulla porozitásúak, amelyeket üregtelennek neveznek.
A hőhegesztés az egyik hőre lágyuló műanyag egy másik hasonló hőre lágyuló műanyaggal való hegesztési folyamata hő és nyomás segítségével. A hőhegesztés közvetlen érintkezési módszere egy állandóan melegített szerszámot vagy tömítőrudat használ, hogy egy adott érintkezési felületre vagy útvonalra hőt alkalmazzon a hőre lágyuló műanyagok tömítésére vagy összehegesztésére. A hőtömítést számos alkalmazáshoz használják, beleértve a hőszigetelő csatlakozókat, a termikusan aktivált ragasztókat és a film- vagy fóliatömítést. A hőszigetelő folyamat általános alkalmazásai: A hőszigetelő csatlakozókat az LCD-k csatlakoztatására használjákPCB-kszámos szórakoztató elektronikai cikkben, valamint orvosi és távközlési eszközökben. A termékek hőragasztóval történő hőragasztását átlátszó kijelzők rögzítésére használják a fogyasztói elektronikai termékeken és más lezárt hőre lágyuló szerkezetek vagy eszközök esetében, ahol a hőkezelés vagy az ultrahangos hegesztés az alkatrésztervezési követelmények vagy egyéb összeszerelési megfontolások miatt nem lehetséges. A hőzárást vérvizsgálati filmek és szűrőközegek gyártásához is használják vér-, vírus- és sok más, az orvostudományban manapság használt tesztcsík-eszköz gyártásához. A laminált fóliákat és fóliákat gyakran hőre hegesztik a hőre lágyuló orvosi tálcák, mikrotiter (microwell) lemezek, palackok és tartályok tetejére, hogy lezárják és/vagy megakadályozzák az orvosi vizsgálati eszközök, mintagyűjtő tálcák és élelmiszerekhez használt tartályok szennyeződését. Élelmiszeripari gyártás A zacskók vagy flexibilis tartályok hőszigetelést használnak a tasakok műanyagának kerületi hegesztésére és/vagy a nyílások és csövek lezárására a tasakban. Sokfélehőszigetelőkrendelkezésre állnak hőre lágyuló anyagok összekapcsolására, mint plműanyag fóliák: Hot bar tömítő, Impulzus tömítő stb.
Szabadkézi hegesztés
A szabadkézi hegesztésnél a hegesztőből érkező forró levegő (vagy inert gáz) sugara egyszerre hat a hegesztési felületre és a hegesztőpálca hegyére. Ahogy a rúd meglágyul, benyomódik a kötésbe, és az alkatrészekhez olvad. Ez a folyamat lassabb, mint a többi, de szinte minden helyzetben használható.
Gyorscsúcsos hegesztés
A gyorshegesztésnél a műanyag hegesztőgép, megjelenésében és teljesítményében a forrasztópákához hasonló, a műanyag hegesztőpálca adagolócsővel van ellátva. A sebességcsúcs felmelegíti a rudat és a szubsztrátumot, miközben a megolvadt hegesztőrudat a helyére nyomja. A hézagba egy lágyított műanyag gyöngyöt helyeznek, és az alkatrészeket és a hegesztőpálcát biztosítják. Egyes műanyagfajtáknál, például polipropilénnél, az olvadt hegesztőpálcát "keverni" kell a félig megolvadt alapanyaggal, amelyet gyártanak vagy javítanak. Ezeket a hegesztési technikákat az idők során továbbfejlesztették, és több mint 50 éve használják professzionális műanyaggyártók és -javítók nemzetközi szinten. A gyorsfejes hegesztési módszer sokkal gyorsabb hegesztési technika, és gyakorlattal szűk sarkokban is használható. A sebességfúvóka "pisztoly" változata lényegében egy széles, lapos hegyű forrasztópáka, amellyel a hegesztési kötés és a töltőanyag megolvasztható, hogy kötést hozzon létre.
Extrudálásos hegesztés
Az extrudáló hegesztés lehetővé teszi nagyobb varratok felvitelét egyetlen hegesztési menetben. Ez az előnyben részesített technika a 6 mm-nél vastagabb anyagok összeillesztéséhez. A hegesztőrudat egy miniatűr, kézi műanyag extruderbe húzzák, lágyítják, és kinyomják az extruderből az összeillesztendő alkatrészekhez képest, amelyeket forró levegősugárral meglágyítanak, hogy lehetővé tegyék a kötést.
Kontakt hegesztés
Ez ugyanaz, mintponthegesztéskivéve a hőthővezetésaz elektromos vezetés helyett. Két műanyag alkatrészt összeillesztenek, ahol a felmelegített hegyek összecsípik őket, megolvadnak és a folyamat során összekapcsolják az alkatrészeket.
Forrólemez hegesztés
A kontakthegesztéshez kapcsolódóan ezt a technikát nagyobb alkatrészek vagy összetett hegesztési kötés geometriájú alkatrészek hegesztésére használják. A két hegesztendő alkatrészt a prés két egymással szemben lévő lapjához rögzített szerszámba helyezzük. A hegesztendő alkatrészek hegesztési kötési geometriájához igazodó formájú főzőlap a két rész közé kerül. A két egymással szemben lévő lap érintkezésbe hozza az alkatrészeket a főzőlappal, amíg a hő meg nem lágyítja a műanyag olvadáspontjához vezető határfelületeket. Amikor ez a feltétel megvalósul, a főzőlapot eltávolítják, az alkatrészeket összenyomják, és addig tartják, amíg a hegesztési kötés lehűl és újra megszilárdul, hogy állandó kötést hozzon létre.
A főzőlap-hegesztő berendezéseket jellemzően pneumatikusan, hidraulikusan vagy elektromosan vezérlik szervomotorokkal.
Ezt az eljárást a motorháztető alatti alkatrészek, az autók belső díszítőelemeinek, az orvosi szűrőberendezések, a fogyasztói készülékek alkatrészeinek és más autóbelső alkatrészek hegesztésére használják.
Nagyfrekvenciás hegesztés
Bizonyos kémiai dipólusokkal rendelkező műanyagok, például PVC,poliamidok(PA) ésacetátoknagyfrekvenciás elektromágneses hullámokkal fűthető. A nagyfrekvenciás hegesztés ezt a tulajdonságot használja fel a műanyagok lágyítására az összekötéshez. A fűtés lokalizálható, a folyamat folyamatos lehet. Más néven dielektromos tömítés, RF (rádiófrekvenciás) hőtömítés.
Rádiófrekvenciaa hegesztés egy nagyonkiforrott technológiaami az 1940-es évek óta létezik. Két darab anyagot helyezünk egy asztali présgépre, amely mindkét felületre nyomást gyakorol. A sajtolószerszámokat a hegesztési folyamat irányítására használják. Amikor a prés összeér, magas frekvenciájú hullámok (általában27,120 MHz) áthaladnak a szerszám és az asztal közötti kis területen, ahol a hegesztés történik. Ez a nagyfrekvenciás (rádiófrekvenciás) mező hatására bizonyos anyagok molekulái elmozdulnak és felforrósodnak, és ennek a nyomás alatti hőnek a kombinációja a hegesztési varrat felveszi a szerszám alakját. Az RF hegesztés gyors. Ezt a fajta hegesztést különféle iparágakban használt polimer fóliák összekapcsolására használják, ahol erős, egyenletes szivárgásmentes tömítésre van szükség. A szövetiparban az RF-et leggyakrabban PVC és PVC hegesztésére használjákpoliuretán(PU) bevonatos szövetek. Ez egy nagyon következetes hegesztési módszer.
A rádiófrekvenciás hegesztésben leggyakrabban használt anyagok a PVC és a poliuretán. Más polimerek, például nylon, PET, PEVA, EVA és egyes ABS műanyagok hegesztésére is van lehetőség. Legyen körültekintő az uretán hegesztésekor, mivel az olvadáskor cianidgázokat bocsát ki.
Indukciós hegesztés
Ha egy elektromos szigetelőt, például egy műanyagot, nagy elektromos vezetőképességű anyaggal, például fémekkel vagy szénszálakkal ágyaznak be, akkor indukciós hegesztés végezhető. A hegesztőberendezés egy indukciós tekercset tartalmaz, amely rádiófrekvenciás elektromos árammal kap feszültséget. Ez olyan elektromágneses teret hoz létre, amely akár egy elektromosan vezető, akár egy ferromágneses munkadarabra hat. Az elektromosan vezető munkadarabban a fő fűtőhatás az ellenállásos fűtés, amely az indukált áramok ún.légörvény. A szénszál-erősítésű, hőre lágyuló műanyagok indukciós hegesztése például a repülőgépiparban általánosan alkalmazott technológia.
A ferromágneses munkadarabban a műanyagok lehetnekindukciós hegesztésselfémes vagy ferromágneses vegyületekkel, úgynevezett szuszceptorokkal formulázva. Ezek a szuszceptorok elnyelik az elektromágneses energiát egy indukciós tekercsből, felforrósodnak, és hővezetés révén elveszítik hőenergiájukat a környező anyag felé.
Injekciós hegesztés
A fröccshegesztés hasonló/azonos az extrudáló hegesztéssel, azzal a különbséggel, hogy a kézi hegesztőgép egyes hegyei segítségével a hegyet különböző méretű műanyag hibás lyukakba lehet beilleszteni és belülről kifelé foltozni. Előnye, hogy nem kell hozzáférni a hibás furat hátuljához. Az alternatíva a folt, kivéve, hogy a folt nem csiszolható egy szintre az eredeti környező műanyaggal azonos vastagságban. Az ilyen típusú eljárásokhoz a PE és PP a legalkalmasabbak. Ilyen eszköz például a Drader injectiweld.
Ultrahangos hegesztés
Az ultrahangos hegesztés során nagyfrekvenciás (15 kHz-től 40 kHz-ig terjedő) alacsony amplitúdójú rezgést alkalmaznak az összekapcsolandó anyagok közötti súrlódás révén hő létrehozására. A két rész interfészét kifejezetten úgy tervezték, hogy koncentrálja az energiát a maximális hegesztési szilárdság érdekében. Az ultrahang szinte minden műanyagon használható. Ez a rendelkezésre álló leggyorsabb hőszigetelő technológia.
Dörzshegesztés
A dörzshegesztésnél a két összeszerelendő alkatrészt alacsonyabb frekvenciával (általában 100–300 Hz) és nagyobb amplitúdóval (általában 1-2 mm (0,039-0,079 hüvelyk)) dörzsöljük össze. mint az ultrahangos hegesztés. A mozgás okozta súrlódás és a két rész közötti szorítónyomás együttesen hozza létre azt a hőt, amely elkezdi olvasztani a két rész érintkezési felületeit. Ezen a ponton a lágyított anyagok rétegeket kezdenek képezni, amelyek összefonódnak egymással, ami erős hegesztést eredményez. A vibrációs mozgás befejeztével az alkatrészek egyben maradnak, amíg a hegesztési kötés le nem hűl, és az olvadt műanyag újra megszilárdul. A súrlódási mozgás lehet lineáris vagy orbitális, és a két rész együttes kialakításának lehetővé kell tennie ezt a mozgást.
Spin hegesztés
A spinhegesztés a súrlódó hegesztés egy speciális formája. Ezzel az eljárással egy kerek hegesztési varrattal rendelkező alkatrészt álló helyzetben tartanak, míg az illeszkedő alkatrészt nagy sebességgel forgatják és az álló alkatrészhez nyomják. A két komponens közötti forgási súrlódás hőt termel. Amint az összekötő felületek félig olvadt állapotba kerülnek, a forgó alkatrész hirtelen leáll. A két alkatrészre ható erő addig marad fenn, amíg a hegesztési kötés le nem hűl és újra megszilárdul. Ez egy elterjedt módja az alacsony és közepes teherbírású műanyag kerekek gyártásának, pl. játékokhoz, bevásárlókocsikhoz, újrahasznosító edényekhez stb. Ezt az eljárást alkalmazzák különböző nyílások hegesztésére is az autók motorháztető alatti alkatrészeibe.
Lézeres hegesztés
Ez a technika megköveteli, hogy az egyik rész áteresztő legyen a lézersugarat, a másik rész pedig elnyelő legyen, vagy a határfelületen lévő bevonat elnyelje a sugarat. A két rész nyomás alá kerül, miközben a lézersugár az összekötő vonal mentén mozog. A gerenda áthalad az első részen, és elnyeli a másik részen vagy a bevonatban, hogy elegendő hőt termeljen a határfelület lágyításához, állandó hegesztést hozva létre.
A félvezető dióda lézereket jellemzően műanyaghegesztésben használják. A 808 nm-től 980 nm-ig terjedő hullámhosszok segítségével különféle műanyag kombinációk kapcsolhatók össze. Az anyagoktól, a vastagságtól és a kívánt folyamat sebességétől függően 1 W-tól 100 W-ig kisebb teljesítményszintre van szükség. A dióda lézerrendszerek a következő előnyökkel rendelkeznek a műanyagok összekapcsolása során:
Tisztább, mint a ragasztós kötés
Nincsenek mikrofúvókák, amelyek eltömődhetnek
Nincs folyadék vagy gőz, amely befolyásolná a felület minőségét
Nincsenek fogyóeszközök
Nagyobb áteresztőképesség
Hozzáférhet a munkadarabhoz kihívást jelentő geometriában
Magas szintű folyamatvezérlés
A nagy szilárdságú kötések követelményei a következők:
Megfelelő átvitel a felső rétegen keresztül
Felszívódás alsó rétegben
Anyagkompatibilitás – nedvesítés
Jó kötéskialakítás – szorítónyomás, hézagfelület
Alacsonyabb teljesítménysűrűség
A csatlakoztatható anyagok mintalistája a következőket tartalmazza:
Speciális alkalmazások közé tartozik a katéteres zacskók, orvosi tartályok, autók távirányító kulcsai, szívritmus-szabályozók burkolatai, fecskendő szabotázs-ellenőrző csatlakozásai, fényszóró- vagy hátsó lámpaegységek, szivattyúházak és mobiltelefon-alkatrészek lezárása/hegesztése/illesztése.
Átlátszó lézeres műanyag hegesztés
Az új szálas lézertechnológia nagyobb lézerhullámhosszak kibocsátását teszi lehetővé, a legjobb eredmények általában 2,{1}} nm körüliek, ami lényegesen magasabb, mint a hagyományos lézeres műanyaghegesztéshez használt átlagos 808-1064 nm-es diódalézer. Mivel ezeket a nagyobb hullámhosszakat a hőre lágyuló műanyagok könnyebben elnyelik, mint a hagyományos műanyaghegesztés infravörös sugárzása, lehetséges két átlátszó polimer hegesztése színezék vagy elnyelő adalékanyag nélkül. Az általános alkalmazások többnyire az orvosi iparban esnek majd olyan eszközökre, mint a katéterek és a mikrofluidikus eszközök. Az átlátszó műanyagok, különösen a rugalmas polimerek, például a TPU, a TPE és a PVC intenzív használata az orvostechnikai eszköziparban az átlátszó lézeres hegesztést természetes illeszkedéssé teszi. Ezenkívül az eljárás nem igényel lézerelnyelő adalékanyagokat vagy színezőanyagokat, ami jelentősen megkönnyíti a tesztelést és a biokompatibilitási követelmények teljesítését.
Oldószeres hegesztés
Oldószeres hegesztésnél olyan oldószert alkalmaznak, amely szobahőmérsékleten átmenetileg feloldja a polimert. Amikor ez megtörténik, a polimer láncok szabadon mozoghatnak a folyadékban, és összekeveredhetnek a másik komponensben hasonló módon oldott láncokkal. Elegendő idővel az oldószer áthatol a polimeren és kijut a környezetbe, így a láncok elveszítik mobilitásukat. Így összegabalyodott polimerláncok szilárd tömege marad, amely oldószeres hegesztést képez.
Ezt a technikát általában PVC és ABS csövek csatlakoztatására használják, mint a háztartási vízvezetékeknél. A műanyag (polikarbonát, polisztirol vagy ABS) modellek "összeragasztása" szintén oldószeres hegesztési eljárás.
diklór-metán(metilén-klorid), amely festékeltávolítóban kapható, oldószerrel hegesztheti a polikarbonátot és a polimetil-metakrilátot. A diklór-metán kémiailag hegeszt bizonyos műanyagokat; például elektromos fogyasztásmérők burkolatának tömítésére szolgál. Ez is egy komponens – vele együtttetrahidrofurán– a vízvezeték hegesztéséhez használt oldószerből.
