بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
جوشکاری پلاستیک ها
اسلاید 2 :
مقدمه
پلاستیک چیست؟
هر ترکیبی از گروه بزرگ ومتنوع مواد که تماما یا قسمتی از آنها دارای پیوندهایی از کربن با عناصری مانند اکسیژن،نیتروژن،هیدروژن و سایر عناصر)آلی ومعدنی)بوده ودر حالت نهایی به صورت جامد و در بعضی از مراحل ساخت،مایع است بنابراین غالباً در طی کاربرد،دارای قابلیت تغییر شکل بر اثر حرارت یا فشار (به تنهایی یا با هم ) باشد.
((انجمن صنایع پلاستیک ((
اسلاید 3 :
در جوشکاری پلاستیکها پنج مرحله مشخص وجود دارد:
آماده سازی سطح
مخصوصاً در عملیات جوشکاری دستی و نیمه اتوماتیک مهم است، زیرا در این عملیات امکان آلوده شدن سطح قطعه کار بیشتر است. تمیز کاری و براده برداری دو روش عمده آماده سازی سطح هستند.
گرم کردن
در تمام روشهای جوشکاری پلاستیکها، باید منطقه جوشکاری را تا ذوب شدن و یا نرم شدن آن تا نزدیکی ذوب حرارت داد.
اسلاید 4 :
فشردن
وقتی منطقه جوشکاری قطعات به اندازه کافی گرم شدند، باید با اعمال فشار، یک تماس کامل بین دو قطعه ایجاد نمود. با این فشار دو قطعه در ناحیه جوشکاری تغییر شکل داده و در یکدیگر نفوذ می کنند و به طور همزمان، هوا از این منطقه خارج می شود.
آمیزش بین مولکولی
وقتی تماس کاملی بین دو قطعه کار در جوشکاری به وجود آمد، باید یک آمیزش و درهم پیچیدگی بین مولکولی برقرار شود تا فرآیند کامل شده و یک اتصال خوب بین دو قطعه ایجاد گردد.
خنک کاری
پلیمرهای نیمه کریستالی، ساختار کریستالی خود و پلیمرهای آمورف نیز ساختار خاص خود در قبل از عملیات جوشکاری را بدست خواهند آورد در این مرحله تنشهای پس ماند و اعوجاج نیز در قطعه کار به وجود خواهد آمد و در آن باقی خواهد ماند.
اسلاید 5 :
قابلیت جوشکاری پلیمرهای مختلف را می توان بر اساس نکات زیر پیش بینی نمود:
دمای ذوب مشابه :
در صورتی که دو پلیمر از یک نوع باشند ویا دمای ذوب آنها حداکثر 22درجهء سانتی گراد با هم اختلاف داشته باشد در این صورت می توان آنها را بهم جوش داد.
کیفیت سیلان مشابه:
شاخص سیلان دو پلیمر حداکثر باید10% اختلاف داشته باشد.
انرژی سطحی مشابه :
انرژی سطحی دو پلیمر حداکثر باید10% با هم اختلاف داشته باشد.
اسلاید 6 :
انواع روشهای جوشکاری پلاستيک ها
جوشکاری با ابزار های داغ (گوه داغ,تيغه داغ)
جوشکاری با گاز داغ
جوشکاری اصطکاکی
جوشکاری فرکانس بالا
جوشکاری مادون قرمز (IR.W )
جوشکاری فراصوتی (Ultrasonic Welding )
جوشکاری القايی
اسلاید 7 :
جوشکاری با ابزارهای داغ
در روش جوشکاری با ابزارهای داغ با استفاده ازیک منبع حرارتی (مثل هیتری با نوارهای الکتریکی ،صفحات داغ ،میله های حلقه ای شکل یا هویه) قطعات پلاستیکی را تا دمای ذوبـشان گرم میکنند بعد قطعات را در تماس با یکدیگر ودر فاصله 3 میلیمتری از ابزار داغ قرار می دهند.وقتی که سطوح مورد جوش ذوب شدند منبع حرارتی را از موضع جوش دور کـرده و با اعمال فشار کمی قطعـات را به سرعت به یکدیـگر متصل کرده و آنقدر در این حالت نگه می دارند تا محل اتصال خنک شود . تمام فرایند خیلی سریع صورت گرفته و با اعمال فشار کمی از 5 تا15 (پی اس آی)حدود 5 تا 15ثانیه طول می کشد .
یکی ازمهمترین فاکتورها در فرآیند جوشکاری قطعات با استفاده از ابزارهای داغ زمان لازم برای دورکردن قطعه از ابزارداغ واعمال فشار بعدی آن است . این مدت باید تا حد امکان کوتـاه انتخاب شود (یک الی دو ثانیه )چون یک تاخیر کوتاه دراین لحظه منجربه ایجاد جوش ضعیفی خواهد شد .
اسلاید 8 :
تجهیزات و ابزارهای لازم در جوشکاری پلاستیکها با ابزارهای داغ
سطح ابزارهای داغی که در ایـن روش جوشکـاری مورد استفـاده قرار می گیرند معمولا از جنس فولاد یا پوشش نیکـل یا آلومینیـوم یکپارچه است.منبع حرارت مورد استفاده اغلب الکتریکی بوده البته در برخی موارد دستگاههای سیـاری برای حرارت دادن طراحی شده است.
کوششهای زیادی شده تا با استفاده از روانساز ها یا عوامل واسطه ای از چسبیدن قطعات به ابزارهای داغ جلوگیری شود . اما این تلاش ها تاثیر چندانی نداشته و ثابت شده است که جوش هایی که به طـریق فوق ایجاد میشوند مرغوبیت کمتری نسبت به جوشهایی که بدون استفاده از روانساز یا عوامل واسطه ای ایجاد شده اند، دارند.
اسلاید 9 :
کاربردهای جوشکاری با ابزارهای داغ
سود مندی این روش را می توان با کمک این حقیقت بیشتر آشکار نمود که در یک روند تدریجی بیش از 330000 متر خطوط فاضلاب آلمان با این متد ساخته شده است ودر آمریکا نیز در حدود50000 متر لوله های پلی اتیلنی با دانسیته بالا که مستلزم 4000 اتصال می باشند با همین روش رویهم سوار شده اند.
اسلاید 10 :
شرايط جوشکاری با ابزارهای داغ
دمای ابزارهای داغ باید دقیقا کنترل شده و در صورتیکه از سیستم هدایت مستقیم حرارت استفاده شود باید دمای آنرا در برد حرارتی بالاتر از 200 تا 370 درجه تعـدیل نمود. هنگامی که حرارت به طریقه تشعشعی منتقل میشود باید از دماهای تا 540 درجه استفاده نمود.
اگر حرارت را بالاتر از برد حرارتی فوق ببریم ممکن است به سوختن و تجزیه پلیمر و در نتیجه تضعیف جوش حاصله بیانجامد .
اسلاید 11 :
جوشکاری با گاز داغ
این روش که یکی از پر مصرفترین روشها ی اتصال پلاستیکها بوده وتا آنجا که به مواد اولیه مربوط میشود از محدودیت بسیار کمی برخوردار است در این جوش کاری جریان هوا یا گاز خنثی فشرده وداخل سطح ترمو پلاستیک پاشیده میشود این جریان گاز با گذشتن از روی شعله یا المنت های الکتریکی داغ که در بدنه دستگاه جوش دستی قرار دارد حرارت لازم را بدست آورده و داغ میشود در اینجا هیچگونه شعله یا قوس الکتریکی با سطح قطعه پلاستیکی تماس پیدا نمی کند
در این نوع جوش کاری سه روش وجود دارد:
جوشکاری موقتی یا خال جوش
جوشکاری دستی
جوشکاری دستی با سرعت زیاد یا نیمه اتو ماتیک
اسلاید 15 :
جوشکاری اصطکاکی
این روش اولین بار در سال1942توسط هنینگ برای اتصال لب به لب پلاستیک های 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 مستقیما در نتیجه حرارت تولید شده بواسطه مالش دو سطح به یکدیگر ایجاد می شود . بدین ترتیب حرارت تولید شده دو سطح ترموپلاستیکی را ذوب کرده و با اعمال فشار بعدی حرکت این مجموعه متوقف میشود، در پایان پس از سرد شدن نمونه آن را از دستگاه پیاده می کنند.
معمول ترین نوع جوشکاری اصطکاکی که درحال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد جوشکاری اصطکاکی چرخان است . این تکـنیک شامل چرخاندن یک قطعه در مقابل قطعه دیگری که به طور ثابت نگه داشته شده است ، می باشد . سرعت و فشار همزمان منجر به تولیـد حرارت اصطکاکی شده واین حرارت صرف ذوب کردن سطوح مجاور میگردد .
اسلاید 16 :
مزایا ومحدودیت های جوشکاری اصطکاکی چرخان
الف: مزایا
این روش بسیار سریع بوده و سیکل جوشکاری می تواند در زمان کوتاهی از 30تا 45 ثانیه کامل شود .
این روش بسیار اقتصادی است چون می توان آنرا به کمک ماشین های استانداردی که در اغلب کارگاه ها پیـدا می شود ( از قبیل ماشین تراش و یا دستگاه های مشابه) انجام داد و وسایل لازم برای آن معمولا بسیار سـاده و ارزان هستند .
این یک روش بسیار عالی برای جوشکاری مواد ترموپلاستیـکی است که در دماهای بالا دچار اکسیداسیون می شوند، چون دو سطح مورد جوش در تمام مدت عملیات در تماس با یکدیگر بوده و مقدار کمی ازماده بواسطه اعمال فشاراز درز جوش بیرون زده واکسیداسیون بسیار ضعیفی در جوش ایجاد می شود .
چون هیچگـونه حلال، چسب، سیم جوش و دیگر مواد خارجی در ایـن عملیات بکار نمی رود اتصال حاصله دارای همان خواص ماده زمینه است .
اسلاید 17 :
ب : محدودیت ها
وجود محدودیت هایی برای ایجاد اتصال درقطعات غیر مدور، در بسیاری موارد این محدودیت ها را می توان با طراحی موضع جوش به صورت مقطعی مدور ازیک قطعه غیر مدور بر طرف نمود .
در بسیاری موارد برای ایجاد یک جوش 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.
اسلاید 18 :
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW)
یک روش نسبتا جدید است که از یک ابزار چرخشی مصرف نشدنی برای تولید گرمای اصطکاکی و تغییر شکل پلاستیـکی در موقعیت جوشکاری بهره می گیرد، بدین وسیله در شکل دهی اتصال هنگامی که در حالت جامد است تأثیر می گذارد . دستاوردهای اصلی FSW که یک فرآینـد حالت جامد می باشد ، اعوجاج پاییـن ، فقدان عیوب مربوط به ذوب و استحکام اتصال بالا است، حتی در آن فرآیند هایی که توسط تکنیکهای معمولی غیرقابل جوش درنظر گرفته می شود.
اسلاید 19 :
FSW برای اتصالات لب به لب، گوشه ای، لب رو لب،T، نقطه ای، نبشی و هم به علاوه جوش اشیای خالی نظیر تانکها و تیوبها ولوله ها، تنه با ضخامتهای متفاوت، مقاطع باریک شده و قطعات با محیطهای سه بعدی را تولید کند. این تکنیک می تواند اتصالاتی تولید کند که تجهیزات بر پایه تکنولوژیهای ابزار ماشین سنتی را به کار می برد واین تکنولوژی به کار برده می شود تا یک تنوع از آلیاژهای مشابه و غیرمشابه را جوش کند، به علاوه در جوشکاری ترکیبات ماتریکس فلزی و برای تعمیر اتصالات به کار می رود.
کاربرد جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی(FSW)
