Plastikler, hafiflik, iyi darbe direnci, iyi şeffaflık, iyi yalıtım, iyi kalıplanabilirlik, iyi renklendirilebilirlik ve düşük işlem maliyeti gibi sayısız avantajlarından dolayı tıbbi cihazlarda, otomobillerde ve günlük ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. İlk insanlar dallara mızrak takmaya çalıştıklarından beri montaj, insan çabasının çok önemli bir alanı olmuştur ve plastik parçaların nihai performansı büyük ölçüde aralarındaki bağlantı yöntemlerine bağlıdır. Bilim adamları ve ilgili mühendisler, uzun-vadeli araştırma ve uygulamalarla birçok farklı plastik bağlantı yöntemi geliştirdiler.
Bu makale, plastik bağlantı yöntemlerini seçerken ilgili alanlardaki tasarımcılara referans sunmayı umarak, bu plastik bağlantı teknolojilerine kısa bir giriş sunmaktadır.
1. Yapışkanlı Bağlama
Yapıştırıcı bağlama, homojen veya heterojen nesnelerin yüzeylerinin yapıştırıcılar kullanılarak birleştirilmesi tekniğini ifade eder. Yapıştırıcılar, iki veya daha fazla parçayı veya malzemeyi arayüzey yapışması ve kohezyonu yoluyla birbirine bağlayabilen doğal veya sentetik, organik veya inorganik maddelerdir. Bunlar toplu olarak yapıştırıcılar, bağlayıcı maddeler olarak adlandırılır ve genellikle yapıştırıcı olarak kısaltılır. Kısaca yapıştırıcılar malzemeleri birbirine bağlayarak bağlayan maddelerdir.
2. Solvent Bağları
Bu, bir solventin plastik yüzeyi çözerek malzemelerin karışmasına neden olduğu süreci ifade eder. Çözücü buharlaştığında bir bağlantı oluşur.
3. Bağlantı Elemanı Yapıştırma
Bağlantı elemanı bağlama, presle takılan bağlantı elemanları, kendinden kılavuzlu vidalar ve cıvatalar dahil olmak üzere plastik parçaları bağlamak için bağlantı elemanlarının kullanılması anlamına gelir-. Presle oturtma bağlantı elemanları genellikle plastik parçaları, saplarındaki bir çıkıntı ile plastikteki bir delik arasında bir sıkı geçme oluşturarak birbirine bağlar. Kendinden kılavuzlu-vidalar, bir delik açmadan bağlantı kurmak için kendinden kılavuzlu vidaları{-kullanır.
4. Menteşe Yapıştırma
Plastik menteşeler üç türe ayrılabilir: tek-parçalı entegre menteşeler, iki-parçalı entegre menteşeler ve çok-parçalı kombinasyon menteşeler. Tek-parçalı entegre menteşeler, herhangi bir ek bileşen gerektirmeden iki parçanın tek bir ünite halinde kalıplanmasıyla oluşturulur. İki-parçalı entegre menteşeler, iki ayrı plastik parçanın kalıplanıp daha sonra bir araya getirilmesiyle yapılır. Çok parçalı kombinasyon menteşeleri, iki ayrı plastik parça üretmenin yanı sıra, çubuklar veya metal menteşe parçaları gibi ek bileşenler gerektirir. Avantajları arasında tekrarlanabilir açılma ve kapanma yer alır ve entegre menteşeler genellikle kutunun içinde veya iç kısmına yakın bir yerde tasarlanır, böylece parçaların genel boyutu küçültülür. Dezavantajları arasında kalıplama için yüksek hassasiyet gereksinimleri, genellikle karmaşık kalıplar ve hareketli menteşenin rasyonel tasarımında kapsamlı geliştirme deneyimine duyulan ihtiyaç yer alır.
5. Kalıplamayı Ekle
Eklemeli kalıplama, farklı bir malzemeden önceden hazırlanmış-bir parçanın bir enjeksiyon kalıbına yerleştirildiği ve ardından reçine enjeksiyonunun yapıldığı bir kalıplama işlemini ifade eder. Erimiş malzeme ek parçaya bağlanarak katılaşarak tek-parçalı bir ürün oluşturur. Dişli ekler, plastik parçalarda diş oluşturmak için birincil yöntemdir ve kendinden kılavuzlu dişlere göre daha iyi bağlantı gücü-sağlar. Ekler metalle sınırlı değildir; ayrıca kumaş, kağıt, tel, plastik, cam, ahşap, bobinler, elektrikli bileşenler ve daha fazlasından da yapılabilirler. Insert kalıplama, elektrikli ürünlerin temel işlevlerini karşılayan kalıplanmış ürünler oluşturmak için reçinenin yalıtım özellikleri ile metalin iletken özelliklerinin birleşiminden yararlanır. Kalıp içi dekorasyon (IMD) popüler bir uluslararası yüzey dekorasyon teknolojisidir. Ev aletleri, otomotiv gösterge panoları, klima panelleri, cep telefonu kılıfları/lensleri, çamaşır makineleri, buzdolapları ve daha fazlası için dekoratif ve fonksiyonel kontrol panellerinde yaygın olarak kullanılır. IMD, önceden basılmış dekoratif bir tabakanın bir enjeksiyon kalıbına yerleştirilmesini, ardından tabakanın arkasına reçine enjekte edilmesini, böylece reçinenin tabakaya bağlanıp sertleşmesini içerir.
Eklemeli kalıplamanın ana avantajı, kalıplama kolaylığı ve reçinenin esnekliği ile metalin sertliği, gücü ve ısı direncinin birleşimidir; bu, karmaşık ve karmaşık entegre metal{0}}plastik ürünlerin sağlam bir şekilde oluşturulmasına olanak tanır.
6. Çok-parçalı Kalıplama
İki-renkli enjeksiyon kalıplama olarak da bilinen çok-parçalı kalıplama, iki farklı renkli plastiği aynı kalıba enjekte eden bir kalıplama yöntemini ifade eder. Kalıplanmış parçada iki farklı renge izin verir ve düzenli desenler veya düzensiz bulut benzeri tasarımlar üreterek parçanın hem pratikliğini hem de estetiğini artırır.
Aşağıdaki diyagram iki-renkli enjeksiyon kalıplamanın ilkesini göstermektedir. Her biri standart enjeksiyon kalıplama tamburu ile aynı yapıya ve işleme sahip iki varil kullanır. Her varil, nozula bağlanan kendi kanalına sahiptir ve nozul kanalına bir açma/kapama valfi monte edilmiştir. Kalıplama sırasında, erimiş malzeme tamburda plastikleştirildikten sonra, açma/kapama valfi, kalıp boşluğuna enjekte edilmeden önce erimiş malzemenin nozüle girme sırasını ve boşaltılan malzemenin oranını kontrol eder. Bunun sonucunda farklı renk karışım efektlerine sahip çeşitli plastik ürünler ortaya çıkar.
7. Kalıplanmış Dişli Bağlantılar
Kalıplanmış dişli bağlantılar, enjeksiyon kalıbının tasarımı yoluyla dişlerin plastik parçalar üzerine doğrudan kalıplanmasını ifade eder, böylece aynı diş profiline, nominal çapa ve diğer parametrelere sahip diğer dişlerle bağlantılar elde edilir.
Plastik ürünlerdeki dişler dış dişlere ve iç dişlere ayrılır. Dış dişler genellikle bir kaydırıcı kullanılarak kalıptan çıkarılırken, iç dişler dişli bağlantı yöntemi kullanılarak kalıptan çıkarılır. Dış dişler daha basit bir yapıya sahiptir ancak kalıplama sonrasında plastik ürün üzerinde ayrım çizgileri kalır. Ayrım çizgileri belirginse ürünün görünümünü ve ipliklerin uyumunu etkileyecektir. Prensip, eğimli kılavuz direğinin kayarak açılması ve ardından ejektör piminin ürünü dışarı itmesidir. İç diş kalıpları ayrıca şu şekilde ayrılabilir: 1. Zorla diş açma yapısı (-dönmeden). 2. Zorla-olmadan diş açma (dönme). Şu anda kalıplanmış iplikler esas olarak şişe kapağı imalatında kullanılmaktadır.
8. Diş Bağlantısına Dokunarak
Plastik kılavuz çekme dişi bağlantısı, plastik parçada delikler açılması ve ardından dişler oluşturmak için kılavuz çekilmesi ve bunların daha sonra diğer parçalara bağlanmak için kullanılması anlamına gelir. Bu yöntem metal parçalarda kullanılana benzer.
Avantajları şunlardır: Bu işlemin plastik parçanın şekline ilişkin herhangi bir gereksinimi yoktur ve hassas mekanik aletler kullanılarak hassas konumlandırma delikleri elde edilebilir.
9. Basınca Uygun
Kuvvet uyumu, sıkı geçme ve büzülme uyumu olarak da bilinen basınç uyumu, bir şaftın ve deliğin belirli bir basınç altında sıkı geçme ilişkisiyle birleştirilmesini içerir. Alternatif olarak delik ısıtılarak genişletilebilir veya mil soğutularak küçültülebilir. Montajdan sonra iki parça aynı sıcaklığa döner ve bu da sıkı geçmeyle sonuçlanır. Montajdan sonra belirli bir torku veya eksenel kuvveti iletmek için bağlı plastik parçalardaki delik ve şaftın elastik deformasyonunu kullanır. 10. Snap-Fit Bağlantısı
Snap{0}}fit bağlantıları, bir parçanın diğerine kenetlenmesi veya kilitlenmesi için kullanılan mekanizmalardır ve genellikle plastik parçaları bağlamak için kullanılır. Malzeme genellikle esnek bir plastiktir. Geçmeli-bağlantıların en büyük avantajı kurulum ve sökme kolaylığıdır ve aletsiz-çıkarma işlemine olanak sağlar.
Genel olarak, bir geçmeli-geçme, bir konumlandırma öğesi ve bir bağlantı elemanından oluşur. Konumlandırma elemanı, geçmeli-bağlantıyı kurulum konumuna sorunsuz, doğru ve hızlı bir şekilde yönlendirir. Bağlantı elemanı, çıtçıtın tabana-oturmasını sağlar ve kullanım sırasında düşmesini engeller. Uygulamaya ve gereksinimlere bağlı olarak bağlantı elemanları, çıkarılabilir ve-çıkarılamaz bağlantı elemanlarına ayrılır. Sökülebilir bağlantı elemanları genellikle geçmeli bağlantının belirli bir ayırma kuvveti altında ayrılarak iki bağlantı parçasını ayıracağı şekilde tasarlanmıştır. Bu geçmeli bağlantılar genellikle sık sık sökülmesi gereken iki parçayı bağlamak için kullanılır. Çıkarılamayan bağlantı elemanları, iki parçayı ayırmak için manuel olarak eğilmeyi gerektirir ve çoğunlukla kullanım sırasında sökülmesi gerekmeyen parçaları bağlamak ve sabitlemek için kullanılır.
11. Plastik Perçinleme
Perçinleme, özellikle farklı malzemelerden (örneğin plastik ve metal) yapılmış parçaları birleştirmek için kullanılan bir işlemdir. Bir parçanın diğer parçadaki deliğe uzanan bir perçini vardır. Perçin daha sonra plastiğin soğuk akışı veya erimesi nedeniyle deforme olur ve iki parçayı mekanik olarak birbirine kilitleyen bir perçin kafası oluşturulur. Kaynak kafasının tasarımı değiştirilerek çeşitli perçin kafası tasarımları elde edilebilir.
Soğuk Perçinleme: Soğuk perçinlemede perçin yüksek basınç altında deforme olur. Soğuk akış perçin alanında yüksek gerilim oluşturur, bu nedenle yalnızca iyi sünekliğe sahip plastikler için uygundur.
Sıcak Perçinleme: Sıcak perçinlemede kaynak kafası sıkıştırma yoluyla ısıtılır, dolayısıyla perçin üzerinde perçin kafasını oluşturmak için daha az basınç gerekir ve perçin kafasında daha az artık gerilim oluşur. Cam-dolgulu malzemeler de dahil olmak üzere, soğuk perçinlemeden çok daha geniş bir yelpazedeki termoplastik malzemelere uygulanabilir. Bağlantının kalitesi proses parametrelerinin kontrolüne bağlıdır: sıcaklık, basınç ve zaman.
Sıcak Gaz Perçinleme: Sıcak gaz perçinlemede perçin, aşırı ısıtılmış hava akımıyla ısıtılır ve ısı, perçin etrafındaki hava boruları aracılığıyla aktarılır. Daha sonra perçini sıkıştırmak için bağımsız soğuk kaynak kafası indirilir.
Ultrasonik Perçinleme Kaynağı: Ultrasonik perçinleme kaynağında, kaynak kafasının sağladığı ultrasonik enerji perçini eritir. Kaynak kafasının sürekli basıncı sırasında erimiş perçin malzemesi kaynak kafasının içindeki boşluğa akarak istenen perçin kafası tasarımını oluşturur.
Plastik Parça Kaynak Prosesi
Kaynak prensibi aynıdır: ilk önce kaynak yapılacak iki plastik parçanın birleşen yüzeyleri eriyene kadar ısıtılır; daha sonra kaynak yüzeyleri üzerindeki çiftleşme basıncı arttırılır ve kaynak yüzeyleri katılaşıncaya kadar basınç belirli bir süre korunur, bu da kaynağın başarılı olduğunu gösterir.
12. İndüksiyon Kaynağı
Bu, yüksek-frekanslı bir elektron tüpünün anlık salınımı yoluyla bir elektromanyetik dalga akımı elektrik alanı oluşturmak için temel olarak yüksek-voltaj doğrultma özelliğine sahip yüksek-frekans ekipmanı kullanır. İşlenmiş PVC, TPU, EVA, PET ve diğer plastik malzemelerin iç molekülleri, elektromanyetik dalga elektrik alanı içerisinde polarize sürtünme ve ısı üretir. Bu, belirli bir basınçla birleştirildiğinde, ısıyla-kaynatılacak plastik ürünlerde füzyon etkisi elde edilir.
13. Döner Kaynak
Döner sürtünme kaynak makineleri genellikle iki dairesel termoplastik iş parçasını kaynaklamak için kullanılır. Kaynak sırasında bir iş parçası bir taban kalıbına sabitlenirken diğer iş parçası sabit iş parçasının yüzeyinde döner. İki iş parçasına uygulanan basınç nedeniyle iş parçaları arasındaki sürtünmeden kaynaklanan ısı, temas yüzeylerini eriterek sağlam ve sızdırmaz bir bağ oluşturur. Döner kaynağın konumlandırılması, belirli bir süre boyunca dönmeyi ve ardından belirli bir konumda anlık olarak durmayı içerir ve bu da kalıcı bir füzyonla sonuçlanır.
14. Sıcak Plaka Kaynağı
Sıcak plaka kaynağı, birleştirilecek iki plastik parçanın kenarlarının termostat-kontrollü bir sıcak plaka üzerine yerleştirilmesini ve yüzeyler eriyene kadar ısıtılmasını içerir. Daha sonra, bağlantıyı sağlamak amacıyla yumuşatılmış yüzeyleri birbirine bastırmak için az miktarda basınç uygulanır (şekle bakın). Yaygın olarak kullanılan bir başka sıcak plaka ısıyla yapıştırma işlemi, birleştirilecek iki parçanın istiflenmesini, ısıyla yapıştırma plakasını ısıtmak için ısıtma elemanlarının kullanılmasını, iki parçanın üst kısmına indirilmesini ve ısıyla yapıştırma plakasına basınç uygulanmasını içerir. Isı yalıtım plakası, iki parçanın temas alanını eritir ve daha sonra bunları birleştirmek için katılaşır. Bu işlem esas olarak polimer reçine filmlerinin ve plastik parçaların kapatılması ve birleştirilmesi için kullanılır.
15. Sıcak Gaz Kaynağı
Sıcak gaz kaynağının üç yöntemi vardır: punta kaynağı, kalıcı sıcak gaz kaynağı ve ekstrüzyon kaynağı. Temel prensipleri aynıdır: Motor tarafından üretilen hava, ısıtma teli tarafından üretilen ısıyı uzaklaştırarak, kaynak çubuğu ile kaynak yapılacak iki plastik parçayı erimiş duruma kadar ısıtan sıcak hava akışı yaratır, böylece bunları birbirine bağlar ve kaynak amacına ulaşır. Nokta kaynağı, kalıcı kaynak öncesinde parçaları birbirine sabitlemek için kullanılır.
Punta kaynağı, kaynak çubukları gerektirmeyen ancak punta kaynak nozulu gerektiren geçici bir kaynak işlemidir.
Kalıcı kaynakta, kaynak yapılan parçalarla aynı malzemeden yapılmış kaynak çubukları kullanılır. Kaynak nozülü, V-oluğu ve kaynak çubuğu kaynak yapmaya yetecek kadar yumuşayana kadar kaynak alanı üzerinde fan şeklinde hızla ileri geri hareket eder. Tipik olarak bunları birbirine bastırmak için sıcak bir silindir kullanılır. Ekstrüzyon kaynağı, bir huniden granüler biçimde veya bir silindir üzerindeki kaynak çubukları olarak beslenen dolgu reçinesinin, bir elektrik motoruyla çalıştırılan tek bir -vidalı ekstrüderden ekstrüzyona tabi tutulduğu işlemi ifade eder. Isıtma, ısıtma bobinleri veya sıcak gaz kullanılarak sağlanır ve birleştirme yüzeyleri, ekstrudere bağlı sıcak gazla önceden ısıtılır. Son olarak dolgu reçinesi ve iş parçaları birlikte eriyerek tek bir bağ oluşturur.
16. Ultrasonik Kaynak
Ultrasonik kaynak, 50/60 Hz akımı 15, 20, 30 veya 40 kHz elektrik enerjisine dönüştürmek için ultrasonik bir jeneratör kullanır. Bu yüksek-frekanslı elektrik enerjisi daha sonra bir dönüştürücü tarafından aynı frekansın mekanik hareketine dönüştürülür. Bu mekanik hareket daha sonra bir genlik dönüştürücü aracılığıyla kaynak kafasına iletilir. Kaynak kafası, alınan titreşim enerjisini kaynak yapılacak iş parçalarının birleşim noktasına iletir. Bu alanda titreşim enerjisi sürtünme yoluyla ısı enerjisine dönüşerek iki plastiğin temas yüzeylerinin hızla erimesine neden olur. Baskı altında bir araya gelirler. Ultrasonik dalgalar durduktan sonra, kaynak amacına ulaşacak şekilde katılaşıp güçlü bir moleküler zincir oluşturmak için basınç birkaç saniye korunur. Kaynak mukavemeti orijinal malzemenin mukavemetine yaklaşabilir. Ultrasonik dalgalar yalnızca sert termoplastiklerin kaynaklanması için değil aynı zamanda kumaş ve filmlerin işlenmesi için de kullanılabilir.
Ultrasonik kaynak sisteminin ana bileşenleri, bir ultrasonik jeneratör, bir dönüştürücü/yükseltici/kaynak kafası düzeneği, bir kalıp ve bir çerçeveden oluşur.
Ultrasonik plastik kaynağın kalitesi üç faktöre bağlıdır: dönüştürücü/kaynak kafasının genliği, uygulanan basınç ve kaynak süresi. Kaynak süresi ve kaynak kafası basıncı ayarlanabilir, genlik ise dönüştürücü ve genlik transformatörü tarafından belirlenir.
17. Titreşim Kaynağı
Titreşim kaynağı altı işlem parametresini içerir: kaynak süresi, tutma süresi, kaynak basıncı, genlik, frekans ve voltaj.
Titreşim kaynağı şu şekilde ayrılır: doğrusal titreşim kaynağı, ray titreşim kaynağı ve açısal titreşim kaynağı.
Doğrusal titreşim sürtünme kaynağı, plastiği eritmek için iki iş parçasının temas yüzeylerinde üretilen sürtünme ısısını kullanır. Isı enerjisi, bir iş parçasının başka bir yüzey üzerinde basınç altında belirli bir yer değiştirme veya genlik ile ileri geri hareketi ile üretilir. İstenilen kaynak derecesine ulaşıldığında titreşim durur, ancak kaynaklı kısmı soğutmak ve katılaştırmak için her iki iş parçasına da basınç uygulanmaya devam edilerek sıkı bir bağ oluşturulur.
Orbital titreşim sürtünme kaynağı, sürtünme ısı enerjisinden yararlanan bir yöntemdir. Yörüngesel titreşim sürtünme kaynağında, üstteki iş parçası bir yörünge boyunca sabit bir hızda-dairesel olarak tüm yönlerde hareket eder. Bu hareket, ısı enerjisi üreterek iki plastik parçanın kaynaklanmış kısımlarının erime noktasına ulaşmasına neden olur. Plastik erimeye başladığında hareket durur ve iki iş parçasının kaynaklı kısımları katılaşarak birbirine sıkı bir şekilde bağlanır. Küçük sıkma kuvvetleri, iş parçalarında minimum deformasyona neden olur ve çapı 10 inçe kadar olan iş parçaları, yörünge titreşim sürtünme kaynağı kullanılarak kaynak yapılabilir.
Açısal titreşim kaynağı, bir dayanak noktası etrafında dönen bir iş parçasını içerir; ticari olarak temin edilebilen açısal titreşim kaynak makineleri şu anda nadirdir.
18. Lazer Kaynak
Lazer kaynağı, plastiklerin temas yüzeylerini eritmek için lazer ışınının ürettiği ısıyı kullanan, böylece termoplastik levhaları, filmleri veya kalıplanmış parçaları birbirine bağlayan bir teknolojidir.
İlk olarak 1970'lerde ortaya çıktı, ancak yüksek maliyeti nedeniyle titreşim kaynağı ve sıcak plaka kaynağı gibi daha önceki plastik birleştirme teknolojileriyle rekabet edemedi. Ancak 1990'lı yılların ortalarından itibaren lazer kaynağı için gerekli ekipmanın maliyetinin azalmasıyla bu teknoloji giderek yaygınlaşmaya başladı.
Lazer kaynağı, yapıştırılan plastik parçaların çok hassas malzemeler olduğu (elektronik bileşenler gibi) veya steril bir ortam gerektirdiği (tıbbi cihazlar ve gıda ambalajı gibi) durumlarda özellikle kullanışlıdır. Lazer kaynağı hızlı olduğundan otomotiv plastik parçalarının montaj hattında işlenmesi için özellikle uygundur. Ayrıca, diğer kaynak yöntemleri kullanılarak yapıştırılması zor olan karmaşık geometriler için lazer kaynağı düşünülebilir.
Lazer kaynağının avantajları temel olarak şunları içerir: kaynak ekipmanının yapıştırılan plastik parçalarla temas etmesine gerek yoktur; hızlıdır; ekipman, karmaşık plastik parçaların işlenmesini kolaylaştıran yüksek derecede otomasyona sahiptir; çapak üretmez; kaynak güçlüdür; yüksek-hassaslıkta kaynaklar üretebilir; titreşimsiz-bir teknolojidir; hava geçirmez veya vakumlu-mühürlü yapılar üretebilir; termal hasarı ve termal deformasyonu en aza indirir; ve farklı bileşimlerdeki veya renklerdeki reçineleri birbirine bağlayabilir.
19. Sıcak Tel Kaynağı
Direnç kaynağı olarak da bilinen sıcak tel kaynağı, iki plastik parçayı birleştirmek için metal tel kullanır.
Plastik parçalar arasında ısı aktarılarak yüzeyleri eritilir ve bunları birleştirmek için basınç uygulanır.
Birleştirilecek parçaların bir yüzeyine metal tel yerleştirilir. Akım telden geçtiğinde direnci ısı üretir ve bu ısı daha sonra plastik parçalara aktarılır. Kaynak sonrası tel plastik ürünün içerisinde kalır ve ek yerinin dışına taşan kısım kesilir. Oluklar veya diğer konumlandırma yapıları genellikle telin doğru konumda olmasını sağlamak için parçalara göre tasarlanır.
