Plasty jsou široce používány v lékařských zařízeních, automobilech a každodenních výrobcích kvůli jejich četným výhodám, včetně nízké hmotnosti, dobré odolnosti proti nárazu, dobré průhlednosti, dobré izolaci, dobré tvarovatelnosti, dobré barvitosti a nízkým nákladům na zpracování. Od doby, kdy se první lidé pokoušeli připevnit oštěpy na větve, byla montáž klíčovou oblastí lidského snažení a konečný výkon plastových dílů do značné míry závisí na způsobech spojení mezi nimi. Vědci a příbuzní inženýři vyvinuli mnoho různých metod spojování plastů prostřednictvím dlouhodobého-výzkumu a praxe.
Tento článek poskytuje stručný úvod do těchto technologií spojování plastů a doufá, že nabídne reference pro projektanty v příbuzných oborech při výběru metod spojování plastů.
1. Lepení
Adhezivní spojování se týká techniky spojování povrchů homogenních nebo heterogenních předmětů dohromady pomocí lepidel. Lepidla jsou přírodní nebo syntetické, organické nebo anorganické látky, které mohou spojovat dvě nebo více částí nebo materiálů dohromady prostřednictvím adheze a soudržnosti na rozhraní. Souhrnně se nazývají lepidla, pojiva a běžně se zkracují jako lepidlo. Stručně řečeno, lepidla jsou látky, které spojují materiály dohromady prostřednictvím lepení.
2. Lepení rozpouštědlem
To se týká procesu, kdy rozpouštědlo rozpouští plastový povrch a způsobuje smíchání materiálů. Když se rozpouštědlo odpaří, vytvoří se spoj.
3. Lepení spojovacích prvků
Lepení spojovacích prvků se týká použití spojovacích prvků ke spojování plastových dílů, včetně lisovaných-spojek, samořezných{1}} šroubů a šroubů. Lisované-zátky obvykle spojují plastové díly vytvořením přesahu mezi výstupkem na jejich dříku a otvorem v plastu. Samo{5}}samořezné šrouby využívají k připojení-samořezných závitů bez vrtání díry.
4. Lepení závěsů
Plastové panty lze rozdělit do tří typů: jednodílné -integrované panty, dvou{1}}dílné integrované panty a vícedílné kombinované panty. Jednodílné integrované panty jsou vytvořeny lisováním dvou dílů jako jednoho celku, aniž by bylo potřeba dalších komponent. Dvoudílné integrované panty jsou vyrobeny lisováním dvou samostatných plastových dílů a jejich následným sestavením. Vícedílné kombinované panty vyžadují kromě výroby dvou samostatných plastových dílů další komponenty, jako jsou tyče nebo kovové díly pantů. Mezi jeho výhody patří opakovatelné otevírání a zavírání a integrované panty jsou obvykle navrženy uvnitř nebo v blízkosti vnitřku boxu, čímž se zmenšuje celková velikost dílů. Mezi nevýhody patří vysoké požadavky na přesnost lisování, obecně složité formy a potřeba rozsáhlých vývojových zkušeností s racionálním návrhem pohyblivého závěsu.
5. Vložte lištu
Lisování vložek označuje proces tvarování, při kterém se předem-připravená vložka z jiného materiálu vloží do vstřikovací formy a poté se vstřikuje pryskyřice. Roztavený materiál se spojí s vložkou a ztuhne, čímž vznikne jednodílný-výrobek. Závitové vložky jsou primární metodou pro vytváření závitů v plastových dílech a poskytují lepší pevnost spojení než samořezné závity-. Vložky nejsou omezeny na kov; mohou být také vyrobeny z látky, papíru, drátu, plastu, skla, dřeva, svitků, elektrických součástek a dalších. Vstřikování využívá kombinaci izolačních vlastností pryskyřice a vodivých vlastností kovu k vytvoření lisovaných výrobků, které splňují základní funkce elektrických výrobků. In{8}}dekorace plísní (IMD) je oblíbená mezinárodní technologie povrchové dekorace. Je široce používán v dekorativních a funkčních ovládacích panelech pro domácí spotřebiče, automobilové palubní desky, klimatizační panely, kryty/čočky mobilních telefonů, pračky, chladničky a další. IMD zahrnuje umístění předtištěného dekorativního listu do vstřikovací formy a následné vstřikování pryskyřice na zadní stranu listu, což umožní pryskyřici spojit se s listem a vytvrdit.
Hlavní výhodou lisování vložek je kombinace snadného lisování a pružnosti pryskyřice s tuhostí, pevností a tepelnou odolností kovu, což umožňuje robustní vytváření složitých a složitých integrovaných kovových-plastů.
6. Vícedílné tvarování-
Více{0}}dílné vstřikování, známé také jako dvou{1}}barevné vstřikování, označuje metodu vstřikování, která vstřikuje dva různé barevné plasty do stejné formy. Umožňuje dvě různé barvy ve vylisovaném dílu a může vytvářet pravidelné vzory nebo nepravidelné mračna-jako vzory, což zlepšuje praktičnost i estetiku dílu.
Níže uvedený diagram znázorňuje princip dvou{0}}barevného vstřikování. Používá dva sudy, každý se stejnou strukturou a provozem jako standardní vstřikovací válec. Každá hlaveň má svůj vlastní kanál připojený k trysce a v kanálu trysky je instalován on/off ventil. Během lisování, poté, co je roztavený materiál plastifikován ve válci, ovládá on/off ventil pořadí, ve kterém roztavený materiál vstupuje do trysky, a podíl materiálu vypouštěného před tím, než je vstřikován do dutiny formy. Výsledkem jsou různé plastové výrobky s různými efekty míchání barev.
7. Lisované závitové spoje
Lisované závitové spoje se týkají přímého lisování závitů na plastové díly prostřednictvím konstrukce vstřikovací formy, čímž se dosahuje spojení s jinými závity se stejným profilem zubu, jmenovitým průměrem a dalšími parametry.
Závity na plastových výrobcích se dělí na vnější závity a vnitřní závity. Vnější závity se obvykle odformují pomocí jezdce, zatímco vnitřní závity se vyšroubují pomocí metody závitového spoje. Vnější závity mají jednodušší strukturu, ale po vylisování zůstávají na plastovém výrobku dělicí čáry. Pokud jsou dělicí čáry zřejmé, ovlivní vzhled výrobku a lícování závitů. Princip spočívá v tom, že se skloněný vodicí sloupek vysune a poté vyhazovací kolík vytlačí produkt ven. Formy s vnitřním závitem lze dále rozdělit na: 1. Struktura s nuceným vyjímáním závitu (ne-rotační). 2. Ne-struktura s nuceným vyjímáním závitu (rotační). V současné době se lisované nitě používají hlavně při výrobě uzávěrů lahví.
8. Klepnutím na připojení závitu
Plastové závitové spojení se týká vrtání otvorů v plastové části a následného závitování pro vytvoření závitů, které se pak používají ke spojení s jinými díly. Tato metoda je podobná jako u kovových dílů.
Jeho výhody jsou: tento proces nemá žádné požadavky na tvar plastového dílu a přesné polohovací otvory lze získat pomocí přesných mechanických nástrojů.
9. Pressure Fit
Tlakové uložení, také známé jako silové uložení, uložení s přesahem a uložení za tepla, zahrnuje sestavení hřídele a otvoru s přesahem pod určitým tlakem. Alternativně lze otvor zvětšit zahřátím nebo zmenšit hřídel ochlazením. Po sestavení se oba díly vrátí na stejnou teplotu, což má za následek překrytí. Využívá pružnou deformaci otvoru a hřídele v připojených plastových dílech k přenosu určitého krouticího momentu nebo axiální síly po sestavení. 10. Zaklapávací-připojení
Zacvakávací-spoje jsou mechanismy používané k zablokování nebo uzamčení jednoho dílu k druhému, obvykle používané pro spojování plastových dílů. Materiálem je obvykle pružný plast. Největší výhodou zaklapávacích-spojů je jejich snadná instalace a demontáž, což umožňuje-vyjmutí bez použití nářadí.
Zacvakávací-uchycení se obecně skládá z polohovacího prvku a spojovacího prvku. Polohovací prvek vede západku-do její instalační polohy hladce, správně a rychle. Spona zajišťuje zacvaknutí-k základně a zabraňuje jejímu vypadnutí během používání. V závislosti na aplikaci a požadavcích se spojovací prvky dělí na odnímatelné a -neodnímatelné spojovací prvky. Odnímatelné spojovací prvky jsou obvykle navrženy tak, aby se západka- uvolnila při určité separační síle a oddělila dvě spojovací části. Tyto západky{10}}se často používají ke spojení dvou částí, které je třeba často rozebírat. Neodnímatelné spojovací prvky vyžadují ruční naklonění, aby se obě části oddělily, a většinou se používají ke spojování a zajišťování dílů, které není třeba během používání rozebírat.
11. Plastové nýtování
Nýtování je proces používaný zejména ke spojování dílů vyrobených z různých materiálů (např. plastu a kovu). Jedna část má nýt, který zasahuje do otvoru v jiné části. Nýt je pak deformován prouděním za studena nebo roztavením plastu, čímž se vytvoří hlava nýtu, která mechanicky uzamkne obě části dohromady. Změnou konstrukce svařovací hlavy lze získat různá provedení nýtovacích hlav.
Nýtování za studena: Při nýtování za studena se nýt deformuje pod vysokým tlakem. Studený tok vytváří vysoké napětí v oblasti nýtů, proto je vhodný pouze pro plasty s dobrou tažností.
Nýtování za tepla: Při nýtování za tepla se svařovací hlava zahřívá stlačením, takže k vytvoření hlavy nýtu na nýtu je zapotřebí menší tlak a v hlavě nýtu vzniká menší zbytkové napětí. Lze jej použít na mnohem širší škálu termoplastických materiálů než na nýtování za studena, včetně materiálů plněných sklem-. Kvalita spoje závisí na kontrole procesních parametrů: teploty, tlaku a času.
Nýtování horkým plynem: Při nýtování horkým plynem se nýt zahřívá proudem přehřátého vzduchu, přičemž teplo se přenáší vzduchovými trubkami kolem nýtu. Poté se samostatná svařovací hlava za studena spustí, aby se stlačil nýt.
Ultrazvukové nýtovací svařování: Při ultrazvukovém nýtovacím svařování taví ultrazvuková energie poskytovaná svařovací hlavou nýt. Během nepřetržitého tlaku svařovací hlavy proudí roztavený materiál nýtu do dutiny uvnitř svařovací hlavy a vytváří požadovaný design hlavy nýtu.
Proces svařování plastových dílů
Princip svařování je stejný: nejprve se dosedací plochy dvou plastových dílů, které mají být svařeny, zahřejí k roztavení; potom se protilehlý tlak na svařovací povrchy zvýší a tlak se udržuje po určitou dobu, dokud svarové povrchy neztuhnou, což indikuje úspěšné svařování.
12. Indukční svařování
Využívá se hlavně vysoko{0}}frekvenční zařízení s vysokonapěťovým usměrněním- ke generování elektrického pole elektromagnetických vln prostřednictvím okamžité oscilace vysokofrekvenční elektronky-. Vnitřní molekuly zpracovaného PVC, TPU, EVA, PET a dalších plastových materiálů vytvářejí polarizované tření a teplo v elektrickém poli elektromagnetických vln. V kombinaci s určitým tlakem se tím dosáhne tavného efektu u plastových výrobků, které mají být tepelně-svařovány.
13. Rotační svařování
Rotační třecí svařovací stroje se obecně používají ke svařování dvou kruhových termoplastických obrobků. Při svařování je jeden obrobek upevněn na základní formě, zatímco druhý obrobek rotuje na povrchu pevného obrobku. V důsledku tlaku působícího na dva obrobky teplo generované třením mezi obrobky roztaví kontaktní plochy a vytvoří pevný a utěsněný spoj. Polohovací rotační svařování zahrnuje rotaci po nastavenou dobu a pak chvilkové zastavení v nastavené poloze, což vede k trvalému svaru.
14. Svařování horkých desek
Svařování horkými deskami spočívá v umístění okrajů dvou plastových dílů, které mají být spojeny, na termostatem-řízenou horkou desku a jejich zahřívání, dokud se povrchy neroztaví. Poté se pomocí malého tlaku stlačí měkčené povrchy k sobě, aby se dosáhlo spojení (viz obrázek). Další běžně používaný proces tepelného svařování horké desky zahrnuje stohování dvou částí, které mají být spojeny dohromady, použití topných prvků k zahřátí desky tepelného těsnění, její spuštění na horní část dvou částí a vyvinutí tlaku na desku tepelného těsnění. Tepelně těsnící deska roztaví kontaktní plochu obou částí a poté ztuhne, aby je spojila. Tento proces se používá hlavně pro těsnění a spojování fólií z polymerové pryskyřice a plastových dílů.
15. Svařování horkým plynem
Existují tři metody svařování horkým plynem: bodové svařování, trvalé svařování horkým plynem a svařování vytlačováním. Jejich základní princip je stejný: vzduch generovaný motorem odvádí teplo generované topným drátem a vytváří proudící horký vzduch, který ohřívá dva plastové díly, které mají být svařeny, do roztaveného stavu se svařovací tyčí, čímž je spojí dohromady a dosáhne účelu svařování. Bodové svařování se používá k upevnění dílů k sobě před trvalým svařováním.
Bodové svařování je dočasný svařovací proces, který nevyžaduje svařovací dráty, ale vyžaduje trysku pro bodové svařování.
Pro trvalé svařování se používají svařovací dráty ze stejného materiálu jako svařované díly. Svařovací tryska se rychle pohybuje tam a zpět ve tvaru vějíře po svařované oblasti, dokud V-drážka a svařovací tyč nezměknou natolik, aby bylo možné svařit. K jejich lisování se obvykle používá horký válec. Extruzní svařování se týká procesu, kdy je výplňová pryskyřice, buď přiváděná z nálevky v granulované formě, nebo jako svařovací tyče na válci, vytlačována z extrudéru s jedním šnekem poháněným elektromotorem. Zahřívání se dosahuje pomocí topných hadů nebo horkého plynu a spojovací povrchy se předehřívají horkým plynem připojeným k extrudéru. Nakonec se výplňová pryskyřice a obrobky roztaví dohromady a vytvoří jediný spoj.
16. Ultrazvukové svařování
Ultrazvukové svařování využívá ultrazvukový generátor k přeměně proudu 50/60 Hz na elektrickou energii 15, 20, 30 nebo 40 kHz. Tato vysokofrekvenční elektrická energie je poté pomocí převodníku přeměněna zpět na mechanický pohyb o stejné frekvenci. Tento mechanický pohyb je pak přenášen na svařovací hlavu přes amplitudový měnič. Svařovací hlava přenáší přijatou vibrační energii do spoje svařovaných obrobků. V této oblasti se vibrační energie přeměňuje na tepelnou energii třením, což způsobuje rychlé roztavení kontaktních ploch obou plastů. Pod tlakem se spojí. Po zastavení ultrazvukových vln je tlak udržován po dobu několika sekund, aby ztuhnul a vytvořil silný molekulární řetězec, čímž se dosáhne účelu svařování. Pevnost svaru se může přiblížit pevnosti původního materiálu. Ultrazvukové vlny lze použít nejen ke svařování tvrdých termoplastů, ale také ke zpracování tkanin a fólií.
Mezi hlavní součásti systému ultrazvukového svařování patří ultrazvukový generátor, sestava převodníku/zesilovače/svařovací hlavy, forma a rám.
Kvalita ultrazvukového svařování plastů závisí na třech faktorech: amplitudě převodníku/svařovací hlavy, použitém tlaku a době svařování. Doba svařování a tlak svařovací hlavy jsou nastavitelné, přičemž amplituda je určena převodníkem a amplitudovým transformátorem.
17. Vibrační svařování
Vibrační svařování zahrnuje šest procesních parametrů: dobu svařování, dobu výdrže, svařovací tlak, amplitudu, frekvenci a napětí.
Vibrační svařování se dělí na: lineární vibrační svařování, pásové vibrační svařování a úhlové vibrační svařování.
Lineární vibrační třecí svařování využívá k roztavení plastu třecí teplo generované na kontaktních plochách dvou obrobků. Tepelná energie vzniká vratným pohybem jednoho obrobku na jiném povrchu s určitým posunem nebo amplitudou pod tlakem. Jakmile je dosaženo požadovaného stupně svařování, vibrace se zastaví, ale tlak zůstává vyvíjen na oba obrobky, aby se svařená část ochladila a ztuhla, čímž se vytvoří pevné spojení.
Orbitální vibrační třecí svařování je metoda, která využívá třecí tepelnou energii. Při orbitálním vibračním třecím svařování se horní obrobek pohybuje po oběžné dráze pevnou rychlostí-kruhově ve všech směrech. Tento pohyb generuje tepelnou energii, která způsobí, že svařené části dvou plastových částí dosáhnou svého bodu tání. Jakmile se plast začne tavit, pohyb se zastaví a svařené části dvou obrobků ztuhnou a jsou pevně spojeny dohromady. Malé upínací síly mají za následek minimální deformaci obrobků a obrobky o průměru až 10 palců lze svařovat pomocí orbitálního vibračního třecího svařování.
Při úhlovém vibračním svařování se obrobek otáčí kolem otočného bodu; komerčně dostupné svařovací stroje s úhlovou vibrací jsou v současnosti vzácné.
18. Laserové svařování
Laserové svařování je technologie, která využívá teplo generované laserovým paprskem k roztavení kontaktních ploch plastů, čímž se spojí termoplastické desky, fólie nebo lisované díly.
Poprvé se objevil v 70. letech 20. století, ale vzhledem ke své vysoké ceně nemohl konkurovat dřívějším technologiím spojování plastů, jako je vibrační svařování a svařování horkými deskami. Od poloviny 90. let 20. století, kdy klesaly náklady na vybavení potřebné pro laserové svařování, si však tato technologie postupně získala širokou oblibu.
Laserové svařování je zvláště užitečné, když jsou lepené plastové díly velmi přesné materiály (jako jsou elektronické součástky) nebo vyžadují sterilní prostředí (jako jsou lékařské přístroje a obaly potravin). Laserové svařování je rychlé, díky čemuž je zvláště vhodné pro zpracování plastových dílů na montážní lince. Kromě toho lze laserové svařování zvážit u složitých geometrií, které se obtížně spojují jinými metodami svařování.
Mezi výhody laserového svařování patří především: svařovací zařízení se nemusí dotýkat lepených plastových dílů; je to rychlé; zařízení má vysoký stupeň automatizace, takže je vhodné pro zpracování složitých plastových dílů; nevytváří otřepy; svar je pevný; dokáže vytvářet vysoce přesné{0}}svary; je to technologie-bez vibrací; může vytvářet vzduchotěsné nebo vakuově-utěsněné struktury; minimalizuje tepelné poškození a tepelnou deformaci; a může spojovat pryskyřice různých složení nebo barev.
19. Svařování horkým drátem
Svařování horkým drátem, známé také jako odporové svařování, používá kovový drát ke spojení dvou plastových dílů.
Mezi plastovými částmi se přenáší teplo, taví jejich povrchy a tlak je vyvíjen pro jejich spojení.
Kovový drát je umístěn na jedné ploše spojovaných dílů. Při průchodu proudu drátem jeho odpor vytváří teplo, které se následně přenáší na plastové části. Po svaření zůstává drát uvnitř plastového výrobku a část přesahující spoj je odříznuta. Drážky nebo jiné polohovací struktury jsou obvykle navrženy v částech, aby zajistily, že drát je ve správné poloze.
