Tipične metode za spajanje plastičnih dijelova uključuju vijčane veze, kopče, press spojeve, lijepljenje i zavarivanje. Zavarivanje je efikasna metoda za trajno spajanje plastičnih dijelova. Postoje različiti postupci zavarivanja plastike, uključujući ultrazvučno zavarivanje, zavarivanje vibracijskim trenjem, lasersko zavarivanje, zavarivanje vrućim pločama i infracrveno zavarivanje.
Zavarivanje vibracijskim trenjem se obično koristi za zavarivanje velikih dijelova. Za manje dijelove, može se koristiti za zavarivanje više dijelova (2-4 komada) odjednom, čime se postiže ekonomičniji i brži proces. Najvažniji procesni parametri za zavarivanje vibracijskim trenjem su frekvencija, amplituda, pritisak, vrijeme i dubina zavara. Optimiziranjem ovih parametara može se postići vrlo visoka čvrstoća zavara. Međutim, podešavanje parametara zavarivanja ovisi o vrsti materijala, geometriji i zahtjevima za čistoćom.
Procesni parametri mašine za zavarivanje vibracijskim trenjem
1. Frekvencija
Mašine za zavarivanje vibracijskim trenjem imaju dvije radne frekvencije: visoko-mod vibracije (200-240Hz) i niskofrekventni vibracijski način (80-120Hz). Izbor frekvencije ovisi o težini i visini gornjeg kalupa. Učestalost nema značajan uticaj na kvalitet zavara.
2. Amplituda
Za visoko{0}}način rada (npr. 240Hz), izlazna amplituda (od-do-vrha) je 0,5-1,8 mm. Za niskofrekventne režime rada (npr. 100Hz), izlazna amplituda je 2-4 mm (vidi sliku 1). Općenito, visokofrekventne vibracije se koriste kada je razmak između dijelova ograničen na manje od 1,5 mm. Veća amplituda rezultira kraćim vremenom zavarivanja, ali će se čistoća pogoršati.
3. Pritisak zavarivanja
Opseg podešavanja je širok, od 0,5 do 20 MPa. Uobičajeni raspon je 0,5-2,0 MPa. Veći pritisak može smanjiti vrijeme zavarivanja. Vrijedi napomenuti da prekomjerni pritisak zavara može uzrokovati da velika količina taline istječe iz područja zavara, spajajući se sa hladnom plastikom ispod sloja rastopa i formira hladan zavar, značajno smanjujući čvrstoću zavara.
Općenito, čvrstoća zavara nije jako osjetljiva na frekvenciju i amplitudu vibracija. Za materijale koji sadrže staklena vlakna, protok taline treba ograničiti ili minimizirati što je više moguće. Bočni tok taline može promijeniti orijentaciju staklenih vlakana, smanjujući čvrstoću zavara. Materijali visokog{3}}viskoziteta mogu izdržati veći pritisak zavarivanja. Međutim, viši pritisak povećava količinu prašine u prvoj fazi (faza trenja u čvrstom stanju).
4. Vrijeme zavarivanja
Zavarivanje vibracijskim trenjem ima dvije metode kontrole: kontrolu vremena i kontrolu dubine. Kontrola dubine zavara se općenito češće koristi.
5. Dubina zavarivanja
Najvažniji faktor koji određuje čvrstoću zavara je dubina zavara. Kada dubina zavara pređe kritični prag, dostižući minimalnu dubinu trećeg stupnja (faza stabilnog-stanja), čvrstoća zavara dostiže čvrstoću osnovnog materijala. Kada je dubina zavara manja od ovog kritičnog praga, snaga zavara se smanjuje. Kada je dubina zavara veća od ovog kritičnog praga, zavarivanje između iste vrste plastike ne povećava čvrstoću zavara. Međutim, zavarivanje između različitih plastičnih masa može povećati čvrstoću zavara.
Sve dok se ovaj kritični prag dostigne, čvrstoća zavara je neosjetljiva na frekvenciju i amplitudu zavarivanja. Kada je na konstantnom pragu (iznad kritičnog praga), povećani pritisak smanjuje čvrstoću zavara.
Gore navedeni prijedlozi mogu poslužiti kao početna tačka za podešavanja parametara. Precizna podešavanja parametara su takođe povezana sa vrstom materijala, geometrijom, zahtevima za čvrstoćom, zahtevima za zaptivanje i zahtevima za čistoćom.
Evo tipičnih postavki parametara:
Pritisak zavarivanja: 1,4 MPa (200 psi)
Frekvencija: 240 Hz
Amplituda: 1,8 mm
Dubina zavarivanja: 1,5 mm
Vrijeme: 3,5 s
Vrijeme držanja: 0,5 puta vrijeme zavarivanja
