Typ spawania tworzyw sztucznych

Spawanie tworzyw sztucznychjest spawaniem półproduktów z tworzyw sztucznych i jest opisane w ISO 472 jako proces łączenia zmiękczonych powierzchni materiałów, zwykle za pomocą ciepła (z wyjątkiem spawania rozpuszczalnikowego).Spawanie tworzyw termoplastycznych odbywa się w trzech kolejnych etapach, a mianowicie przygotowaniu powierzchni, zastosowaniu ciepła i ciśnienia oraz chłodzeniu.

Spawanie gorącym gazem

Spawanie gorącym gazem, znane również jako spawanie gorącym powietrzem, to technika spawania tworzyw sztucznych wykorzystująca ciepło.Specjalnie zaprojektowana opalarka, zwana spawarką na gorące powietrze, wytwarza strumień gorącego powietrza, który zmiękcza zarówno łączone części, jak i plastikowy pręt wypełniający, przy czym wszystkie elementy muszą być wykonane z tego samego lub bardzo podobnego tworzywa sztucznego.(Spawanie PCV do akrylu stanowi wyjątek od tej reguły.)

Spawanie gorącym powietrzem/gazem jest powszechną techniką wytwarzania mniejszych elementów, takich jak zbiorniki na chemikalia, zbiorniki na wodę, wymienniki ciepła i armatura wodno-kanalizacyjna.

W przypadku wstęg i folii nie można stosować pręta wypełniającego.Dwa arkusze plastiku są podgrzewane za pomocą gorącego gazu (lub elementu grzejnego), a następnie zwijane razem.Jest to szybki proces spawania, który można wykonywać w sposób ciągły.

Szybkie spawanie końcówek

W przypadku szybkiego zgrzewania spawarka do tworzyw sztucznych, podobna wyglądem i mocą do lutownicy, jest wyposażona w rurkę zasilającą dla pręta spawalniczego z tworzywa sztucznego.Końcówka Speed ​​nagrzewa pręt i podłoże, jednocześnie dociskając stopiony pręt spawalniczy do odpowiedniego położenia.Do złącza wkłada się koralik zmiękczonego tworzywa sztucznego, a części i pręt spawalniczy łączą się.W przypadku niektórych rodzajów tworzyw sztucznych, takich jak polipropylen, stopiony pręt spawalniczy należy „zmieszać” z półstopionym materiałem podstawowym, który jest wytwarzany lub naprawiany.Te techniki spawania były z biegiem czasu udoskonalane i są stosowane od ponad 50 lat przez profesjonalnych producentów i osoby zajmujące się naprawami tworzyw sztucznych na całym świecie.Metoda szybkiego spawania jest znacznie szybszą techniką spawania i po nabyciu praktyki może być stosowana w ciasnych narożnikach.Wersja „pistoletu” z szybką końcówką to zasadniczo lutownica z szeroką, płaską końcówką, której można używać do topienia złącza spawanego i materiału wypełniającego w celu utworzenia połączenia.

Spawanie ekstruzyjne

Spawanie ekstruzyjne pozwala na wykonanie większych spoin w jednym przejściu spoiny.Jest to preferowana technika łączenia materiałów o grubości powyżej 6 mm.Pręt spawalniczy jest wciągany do miniaturowej ręcznej wytłaczarki z tworzywa sztucznego, plastyfikowany i wypychany z wytłaczarki w stronę łączonych części, które są zmiękczane strumieniem gorącego powietrza, aby umożliwić połączenie.

Spawanie kontaktowe

Działa to tak samo, jak zgrzewanie punktowe, z tą różnicą, że ciepło jest dostarczane w wyniku przewodzenia ciepła przez końcówki zaciskacza, a nie przewodzenia elektrycznego.Dwie plastikowe części są łączone ze sobą, gdzie podgrzewane końcówki ściskają je, topiąc i łącząc części.

Spawanie na gorąco

Technikę tę związaną ze spawaniem kontaktowym stosuje się do spawania większych części lub części o złożonej geometrii złącza spawanego.Dwie części przeznaczone do spawania umieszcza się w oprzyrządowaniu przymocowanym do dwóch przeciwległych płyt prasy.Pomiędzy dwiema częściami przesuwa się gorącą płytę o kształcie pasującym do geometrii złącza spawanego spawanych części.Dwie przeciwległe płyty dociskowe powodują kontakt części z płytą grzejną, aż ciepło zmiękczy powierzchnie stykowe do temperatury topnienia tworzywa sztucznego.Po osiągnięciu tego stanu, płyta grzejna jest wyjmowana, a części są dociskane do siebie i trzymane do czasu, aż złącze spawane ostygnie i ponownie zestali się, tworząc trwałe połączenie.

Sprzęt do spawania płytą grzejną jest zwykle sterowany pneumatycznie, hydraulicznie lub elektrycznie za pomocą serwomotorów.

Proces ten stosowany jest do spawania elementów pod maską samochodów, elementów wykończenia wnętrza pojazdów, medycznych urządzeń filtrujących, elementów urządzeń konsumenckich i innych elementów wnętrza samochodów.

Spawanie wysokiej częstotliwości

Spawanie wysokiej częstotliwości, znane również jako zgrzewanie dielektryczne lub zgrzewanie za pomocą częstotliwości radiowej (RF), to bardzo dojrzała technologia, która istnieje od lat czterdziestych XX wieku.Fale elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości w zakresie częstotliwości radiowych mogą podgrzać niektóre polimery, aż do zmiękczenia tworzyw sztucznych przeznaczonych do łączenia.Podgrzane tworzywa sztuczne, zgrzewane pod ciśnieniem.Ciepło wytwarzane jest w polimerze w wyniku szybkiej reorientacji niektórych dipoli chemicznych polimeru, co oznacza, że ​​ogrzewanie może być zlokalizowane, a proces może mieć charakter ciągły.

Zgrzewanie indukcyjne

Kiedy izolator elektryczny, taki jak tworzywo sztuczne, jest osadzony w materiale o wysokiej przewodności elektrycznej, takim jak metale lub włókna węglowe, można wykonać zgrzewanie indukcyjne.Urządzenie spawalnicze zawiera cewkę indukcyjną, która jest zasilana prądem elektrycznym o częstotliwości radiowej.Generuje to pole elektromagnetyczne, które działa na przedmiot obrabiany przewodzący prąd elektryczny lub ferromagnetyczny.W elemencie przewodzącym prąd elektryczny głównym efektem nagrzewania jest nagrzewanie rezystancyjne, które jest spowodowane indukowanymi prądami zwanymi prądami wirowymi.Zgrzewanie indukcyjne materiałów termoplastycznych wzmocnionych włóknem węglowym jest technologią powszechnie stosowaną m.in. w przemyśle lotniczym.

W przypadku przedmiotu obrabianego ferromagnetycznego tworzywa sztuczne można zgrzewać indukcyjnie, dodając do nich związki metaliczne lub ferromagnetyczne, zwane susceptorami.Susceptory te pochłaniają energię elektromagnetyczną z cewki indukcyjnej, nagrzewają się i tracą energię cieplną na rzecz otaczającego materiału w wyniku przewodzenia ciepła.

Zgrzewanie wtryskowe

Spawanie wtryskowe jest podobne/identyczne do spawania ekstruzyjnego, z tą różnicą, że używając pewnych końcówek na spawarce ręcznej, można włożyć końcówkę w otwory ubytków tworzywa sztucznego o różnych rozmiarach i załatać je od środka.Zaletą jest to, że nie jest potrzebny dostęp do tylnej części wadliwego otworu.Alternatywą jest łatka, z tą różnicą, że łatki nie można zeszlifować na równi z otaczającym oryginałem plastikiem do tej samej grubości.Do tego typu procesów najbardziej odpowiednie są PE i PP.Przykładem takiego narzędzia jest Drader injectiweld.

Spawanie ultradźwiękowe

Podczas spawania ultradźwiękowego wykorzystuje się wibracje o wysokiej częstotliwości (15 kHz do 40 kHz) i niskiej amplitudzie, aby wytworzyć ciepło w wyniku tarcia między łączonymi materiałami.Połączenie obu części zostało specjalnie zaprojektowane, aby skoncentrować energię w celu uzyskania maksymalnej wytrzymałości spoiny.Ultradźwięki można stosować na prawie wszystkich tworzywach sztucznych.Jest to najszybsza dostępna technologia zgrzewania.

Zgrzewanie tarciowe

Podczas zgrzewania tarciowego dwie łączone części są pocierane o siebie przy niższej częstotliwości (zwykle 100–300 Hz) i wyższej amplitudzie (zwykle od 1 do 2 mm (0,039 do 0,079 cala)) niż zgrzewanie ultradźwiękowe.Tarcie spowodowane ruchem w połączeniu z ciśnieniem docisku pomiędzy dwiema częściami wytwarza ciepło, które zaczyna topić obszary styku pomiędzy dwiema częściami.W tym momencie uplastycznione materiały zaczynają tworzyć warstwy, które przeplatają się ze sobą, co skutkuje mocnym zgrzewem.Po zakończeniu ruchu wibracyjnego części pozostają ze sobą połączone do czasu, aż złącze spawane ostygnie, a stopione tworzywo sztuczne ponownie zestali się.Ruch tarcia może być liniowy lub orbitalny, a konstrukcja złącza obu części musi umożliwiać ten ruch.

Spawanie wirowe

Zgrzewanie wirowe jest szczególną formą zgrzewania tarciowego.W tym procesie jeden element z okrągłym złączem spawanym jest utrzymywany nieruchomo, podczas gdy element współpracujący jest obracany z dużą prędkością i dociskany do elementu nieruchomego.Tarcie obrotowe pomiędzy dwoma elementami generuje ciepło.Gdy łączące się powierzchnie osiągną stan półstopiony, wirujący element zostaje gwałtownie zatrzymany.Siła działająca na oba elementy jest utrzymywana do czasu, aż złącze spawane ostygnie i ponownie się zestali.Jest to powszechny sposób produkcji kół plastikowych o małej i średniej wytrzymałości, np. do zabawek, wózków sklepowych, pojemników na śmieci itp. Proces ten jest również stosowany do spawania różnych otworów przelotowych w elementach pod maską samochodów.

Spawanie laserowe

Technika ta wymaga, aby jedna część przepuszczała wiązkę lasera, a druga część była absorbująca lub powłoka na styku była absorbująca wiązkę.Obie części są poddawane naciskowi, podczas gdy wiązka lasera przesuwa się wzdłuż linii łączenia.Wiązka przechodzi przez pierwszą część i jest pochłaniana przez drugą lub powłokę, aby wytworzyć wystarczającą ilość ciepła, aby zmiękczyć powierzchnię styku, tworząc trwałą spoinę.

Do spawania tworzyw sztucznych zwykle stosuje się półprzewodnikowe lasery diodowe.Długości fal w zakresie od 808 nm do 980 nm można stosować do łączenia różnych kombinacji tworzyw sztucznych.W zależności od materiałów, grubości i pożądanej szybkości procesu potrzebne są poziomy mocy od mniej niż 1 W do 100 W.

Spawanie rozpuszczalnikowe

Podczas spawania rozpuszczalnikowego stosuje się rozpuszczalnik, który może tymczasowo rozpuścić polimer w temperaturze pokojowej.Kiedy to nastąpi, łańcuchy polimeru mogą swobodnie poruszać się w cieczy i mogą mieszać się z innymi podobnie rozpuszczonymi łańcuchami w innym składniku.Po odpowiednim czasie rozpuszczalnik przeniknie przez polimer do środowiska, w wyniku czego łańcuchy stracą swoją ruchliwość.Pozostawia to stałą masę splątanych łańcuchów polimerowych, która tworzy spoinę rozpuszczalnikową.

Technika ta jest powszechnie stosowana do łączenia rur PVC i ABS, np. w instalacjach domowych.„Sklejanie” modeli z tworzyw sztucznych (poliwęglanu, polistyrenu lub ABS) to także proces zgrzewania rozpuszczalnikowego.