spawanie tworzyw sztucznych

Spawanie tworzyw sztucznych to grupa metod łączenia elementów z tworzyw termoplastycznych, w których w obszarze styku doprowadza się do miejscowego uplastycznienia lub stopienia materiału, a następnie do utworzenia trwałej spoiny po dociśnięciu i ochłodzeniu złącza. W praktyce przemysłowej termin ten bywa używany obok określenia zgrzewanie tworzyw; w wielu technologiach granica nazewnicza zależy od przyjętej klasyfikacji procesu.

Podstawą uzyskania dobrej spoiny jest zgodność materiałów i stabilne prowadzenie procesu: właściwa temperatura lub energia doprowadzona do złącza, docisk, czas oddziaływania oraz przygotowanie powierzchni. Najłatwiej łączy się elementy wykonane z tego samego lub kompatybilnego polimeru. Duroplasty, które po usieciowaniu nie przechodzą ponownie w stan płynięcia, zasadniczo nie są spawane w taki sam sposób jak termoplasty.

Wybrane metody

• Spawanie gorącym gazem – uplastycznienie łączonych powierzchni i ewentualnego spoiwa następuje strumieniem ogrzanego powietrza lub gazu. Metoda jest stosowana m.in. przy naprawach, wytwarzaniu zbiorników, obróbce płyt i rur.
• Spawanie wytłaczarkowe – do rowka lub szczeliny złącza podawane jest uplastycznione tworzywo z małej wytłaczarki. Technika ta jest użyteczna przy grubszych elementach i dłuższych spoinach.
• Spawanie elementem grzejnym – powierzchnie są nagrzewane przez kontakt z płytą, tuleją, klinem lub innym narzędziem grzejnym, po czym łączone pod dociskiem.
• Zgrzewanie ultradźwiękowe – energia drgań ultradźwiękowych powoduje miejscowe nagrzanie i połączenie tworzywa. Technologia jest stosowana do zgrzewania punktowego i ciągłego, uszczelniania, osadzania, zakleszczania, spęczania oraz cięcia elementów z tworzyw.
• Spawanie laserowe – energia wiązki laserowej ogrzewa obszar złącza. W odmianie spawania laserowego na wskroś wiązka przechodzi przez element przepuszczający promieniowanie i jest pochłaniana przez drugi element, co prowadzi do stopienia warstwy przy styku i powstania spoiny. Metoda jest ceniona przy precyzyjnym łączeniu małych, złożonych detali, zwłaszcza w produkcji seryjnej.

Zastosowania

Spawanie tworzyw stosuje się tam, gdzie potrzebne są szczelne, trwałe lub estetyczne połączenia bez użycia klejów, śrub czy klipsów. Typowe obszary to produkcja zbiorników i instalacji z płyt oraz rur, elementy opakowań i folii, detale techniczne, obudowy urządzeń, komponenty motoryzacyjne, elementy mechatroniczne oraz zastosowania medyczne i elektroniczne. Rozwój spawania laserowego i ultradźwiękowego jest ściśle związany z automatyzacją produkcji, kontrolą jakości procesu oraz potrzebą powtarzalnego łączenia detali w krótkim czasie.

Znaczenie doboru materiału

W technologiach laserowych oprócz zgodności chemicznej materiałów istotne są właściwości optyczne elementów. Przy spawaniu laserowym na wskroś jeden element powinien przepuszczać promieniowanie o stosowanej długości fali, a drugi je pochłaniać. Dlatego tworzywa i barwienie muszą być projektowane pod konkretną metodę spajania; przykładem są materiały PBT opracowane tak, aby zachowywały przezroczystość dla promieniowania lasera przy jednoczesnej odporności na warunki pracy pod maską samochodu.