اکسترودر جوش پلاستیک .جوشکاری اکستروژن یکی از فرآیندهای مورد استفاده برای جوشکاری ترموپلاستیک ها و کامپوزیت ها است که در دهه ۱۹۶۰ به عنوان تکامل جوشکاری با گاز داغ توسعه یافت. این می تواند یک فرآیند دستی یا خودکار باشد.
در این فرآیند از یک سر جوش استفاده می شود که دارای یک نازل برای هوای گرم و یک اکسترودر است که مواد پرکننده را به بیرون می راند. این فرآیند مستلزم گرم کردن سطوح اتصال (فیدینگ) با استفاده از گرما و افزودن مواد پرکننده مذاب یا پلاستیک شده (اکسترودیت) است که از طریق یک قالب (کفش) اکسترود می شود. اکسترود با فشار اعمال می شود تا از اتصال خوب اطمینان حاصل شود، و سپس قطعه اجازه می دهد تا خنک شود.
مراحل جوشکاری
مراحل این فرآیند جوشکاری مشابه سایر فرآیندهای جوشکاری پلاستیک است و شامل موارد زیر است
در شروع اولیه جوش به پیش گرمایش نیاز است. این معمولاً با استفاده از نازل هوای گرم بر روی تفنگ جوشکاری و فن کردن ناحیه شروع به دست می آید. هنگامی که جوشکاری شروع شد، سرعت حرکت مناسب و زاویه تفنگ تضمین می کند که سطح فایینگ آتی به اندازه کافی از قبل گرم شده است.
ماده پرکننده پلیمری است که به شکل رشته‌های قرقره‌ای یا گلوله‌ای موجود است.
اکسترودر بخشی از راه اندازی است که در واقع اکسترود را از طریق سیستم تغذیه می کند. تنظیم اکسترودر بستگی به این دارد که اکسترود به صورت پلت یا به شکل رشته های قرقره ای باشد. هنگامی که از رشته های قرقره ای استفاده می شود، قرقره از طریق یک لوله به سر جوش وارد می شود و سپس از طریق کفش خارج می شود. هنگامی که از گلوله ها برای اکسترود استفاده می شود، گلوله ها به یک قیف وارد می شوند، سپس یک اکسترودر مارپیچی گرم شده آنها را از طریق سر جوش وارد می کند و به عنوان ماده پرکننده مذاب از داخل کفش خارج می شود. گلوله ها را فقط می توان زمانی استفاده کرد که جوشکاری در حالت صاف یا افقی انجام شود.
برای بیشتر کاربردها، منبع گرمای تابشی هوای گرم خواهد بود. هوا گرم می شود و از طریق نازلی که بخشی از تنظیم سر جوش است، دمیده می شود. هندسه های مختلف نازل موجود است و جوشکار ممکن است بسته به پیکربندی اتصال، نازل خاصی را انتخاب کند. اگرچه یک نازل با هدف کلی وجود دارد، اما نازل‌های خاص گرمایش کامل‌تر یا متمرکزتر یک نوع مفصل را تضمین می‌کنند. اگرچه هوای گرم معمولاً به عنوان وسیله ای برای پیش گرمایش استفاده می شود، لامپ های هالوژن گاهی اوقات به عنوان وسیله ای برای پیش گرم کردن سطح فایینگ استفاده می شود.
SONY DSC
کفشک جوشکاری، قالبی است که در انتهای خوراک قرار دارد و ماده پرکننده از طریق آن اکسترود می شود. به طور معمول، این کفش از پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) ساخته شده است، زیرا PTFE خاصیت نچسب دارد. کفش های جوشکاری بسته به طرح اتصالی که در حال جوشکاری است، در اشکال و اندازه های مختلفی وجود دارد. کفش جوشکاری همچنین دارای نوک‌های راهنما خواهد بود که از جریان اکسترود مذاب در جهت نامطلوب جلوگیری می‌کند.
دمای اکسترودیت
دمای اکسترود قبل از شروع جوش روی اکسترودر تنظیم می شود. دما باید به اندازه ای بالا باشد که اکسترود به اندازه کافی سیال باشد تا جریان یابد، اما نه آنقدر بالا که ماده پرکننده پلیمری شروع به تجزیه شیمیایی کند. دمای ایده آل برای اکسترود بستگی به پلیمر مورد استفاده دارد.
مطالعات انجام شده نشان داده است که سرعت جریان هوا و دما دو عامل بزرگ در ایجاد مقاومت خزشی قطعات جوش داده شده هستند. این به این دلیل است که سرعت جریان هوا و دمای هوا دو عامل بزرگ در ایجاد لایه مذاب قبل از جوشکاری هستند. لایه مذاب لایه ای از پلیمر مذاب در بالای سطح فایینگ است. هنگامی که لایه مذاب به ضخامت ایده آل برای جوش می رسد، مقاومت خزشی جوش ها به طور چشمگیری افزایش می یابد. با این حال، مانند دمای اکسترود، دمای ایده‌آل و سرعت جریان هوا برای مواد پایه به پلیمری که جوش داده می‌شود بستگی دارد. علاوه بر این، جریان هوا ممکن است بسته به شکل نازل تغییر کند.
نرخ اکستروژن به این معناست که در هر زمان معین چه مقدار اکسترود به داخل اتصال منتقل می شود. همراه با دمای اکسترود و سرعت/دما جریان هوا، نرخ اکستروژن باید متعادل باشد تا به خواص جوش ایده آل دست یابد. اگر مواد به اندازه کافی اضافه نشود، در این صورت ادغام کامل مفصل وجود نخواهد داشت. برعکس، اگر پرکننده بیش از حد اضافه شود، احتمال ایجاد فلاش یا نقطه تیز در انگشتان درپوش جوش وجود دارد. اینها به عنوان افزایش دهنده تنش عمل می کنند و به طور چشمگیری استحکام جوش را هم در بارگذاری دینامیکی و هم در بارگذاری خستگی کاهش می دهند.
شکل ۳٫ شماتیک تفنگ جوشکاری اکسترودر
موتور محرک (۱) یک مته الکتریکی با چرخ دنده بهبود یافته است که یک محور پیچ را در یک بشکه گرم می کند. این همچنین میله جوش (۲) را از طریق یک جفت غلتک پینچ وارد نقطه ورودی میله (۳) و سپس به اکسترودر (۴) می کند. اکسترودرهای مدرن دارای یک تغذیه میله جوش مخصوص هستند که از پیچ خوردگی میله جوش جلوگیری می کند و ورودی ثابت میله را تضمین می کند. این امر کیفیت همگن درز جوش را بهبود می بخشد، زیرا تغییرات در ورودی به دلیل پیچ و تاب و پیچ خوردگی در میله جوش، می تواند منجر به انحراف در خروجی شود. پیچ اکسترودر میله جوش را به صورت گرانول آسیاب می کند. سپس گرانول به دست آمده وارد محفظه ذوب (۵) می شود و در آنجا ذوب می شود. سپس جرم از طریق بشکه به کفشک از پیش ساخته شده و قابل تعویض PTFE (6) ادامه می یابد، جایی که به شکل درز مورد نیاز شکل می گیرد.
ماشین‌های خاصی نیز این امکان را دارند که به‌جای میله جوشکاری، مستقیماً با گرانول تغذیه شوند. این اکسترودرها عمدتاً در کاربردهای دفن زباله در جایی که پتانسیل ایجاد درزهای طولانی و شرایط آب و هوایی نامساعد وجود دارد استفاده می شوند. قیف ها را می توان برای کاهش احتمال رطوبت و آلودگی که روی میله جوش ظاهر می شود پوشاند.
طراحی صحیح کفشک جوشی مورد نیاز برای نوع درز مورد نیاز در انتهای اکسترودر قرار می گیرد. مواد پایه توسط نازل گرمایش (۷) با هوای تامین شده (در این طرح خاص) از طریق یک واحد گرمکن هوای یکپارچه (۸) گرم می شود (پلاستیک می شود).
جوشکاری اکستروژن یک فرآیند جوشکاری دستی است و به این ترتیب به مهارت اپراتور بستگی دارد. بنابراین برای دستیابی به یک درز با کیفیت بالا، توصیه می شود که یک برنامه آموزشی با کیفیت و صدور گواهینامه انجام شود. همانطور که در جوشکاری گاز داغ، استاندارد اروپایی (BS EN 13067) الزامات تایید جوشکار پلاستیک در جوشکاری اکستروژن را تعیین می کند. طرح صدور گواهینامه CSWIP PW-6-96 برای صدور گواهینامه پرسنل جوشکاری پلاستیک، برای انجام آزمون تئوری و آزمایش عملی در جوشکاری اکستروژن PP و HDPE در دسترس است. گواهینامه برای دو سال با دو سال تمدید دیگر معتبر است، تا زمانی که جوشکار به استفاده منظم از فرآیند برای آن دوره زمانی ادامه داده باشد. پس از دوره چهار ساله، جوشکار نیاز به آزمایش مجدد کامل دارد.
