لحام البلاستيك: يوصف لحام المواد البلاستيكية شبه المصنعة في ISO 472 بأنه عملية توحيد الأسطح المخففة للمواد، وذلك بشكل عام بمساعدة الحرارة (باستثناء اللحام بالمذيبات). يتم إنجاز لحام المواد البلاستيكية الحرارية في ثلاث مراحل متتالية، وهي تحضير السطح وتطبيق الحرارة والضغط والتبريد. تم تطوير العديد من طرق اللحام لربط المواد البلاستيكية شبه المصنعة. بناءً على آلية توليد الحرارة عند واجهة اللحام، يمكن تصنيف طرق اللحام للمواد البلاستيكية الحرارية إلى طرق تسخين خارجية وداخلية، كما هو موضح في الشكل من ناحية أخرى، لا يمكن أن يعتمد إنتاج لحام عالي الجودة على طرق اللحام فحسب، بل وأيضًاقابلية اللحاممن المواد الأساسية. لذلك، فإن تقييمقابلية اللحامله أهمية بالغة قبل عملية اللحام (انظرقابلية اللحام الرومولوجية) للبلاستيك.
اللحام بالغاز الساخن
اللحام بالغاز الساخن، والمعروف أيضًا باسم اللحام بالهواء الساخن، هو تقنية لحام بلاستيكية تستخدم الحرارة. تنتج مسدسات الحرارة المصممة خصيصًا، والتي تسمى لحام الهواء الساخن، نفثًا من الهواء الساخن يعمل على تليين كل من الأجزاء المراد توصيلها وقضيب حشو بلاستيكي، ويجب أن تكون جميعها من نفس البلاستيك أو من نوع مشابه جدًا. (اللحامبولي فينيل كلوريدلاكريليك(يعتبر استثناء لهذه القاعدة.)
لحام الهواء الساخن/الغاز هو تقنية تصنيع شائعة لتصنيع العناصر الأصغر مثلخزانات كيميائية, خزانات المياه, المبادلات الحرارية، وتجهيزات السباكة.
في حالةشبكاتوافلاملا يجوز استخدام قضيب حشو. يتم تسخين ورقتين من البلاستيك عن طريق غاز ساخن (أوعنصر التسخين) ثم يتم لفها معًا. هذه عملية لحام سريعة ويمكن إجراؤها بشكل مستمر.
قضيب اللحام
قضيب اللحام البلاستيكي، المعروف أيضًا باسم قضيب اللحام بالحرارة البلاستيكية، هو قضيب ذو مقطع عرضي دائري أو مثلث يستخدم لربط قطعتين من البلاستيك معًا. وهي متوفرة بمجموعة واسعة من الألوان لتتناسب مع لون المادة الأساسية. يُعرف قضيب اللحام البلاستيكي الملفوف باسم "spline".
أحد الجوانب المهمة في تصميم وتصنيع قضبان اللحام البلاستيكية هوالمساميةالمواد ذات المسامية العالية تؤدي إلى ظهور فقاعات هواء (تُعرف بالفراغات) في القضبان، مما يقلل من جودة اللحام. وبالتالي فإن أعلى جودة لقضبان اللحام البلاستيكية هي تلك التي لا تحتوي على أي مسامية، والتي تسمى خالية من الفراغات.
الختم الحراري هو عملية سد مادة ترموبلاستيكية بأخرى ترموبلاستيكية مماثلة باستخدام الحرارة والضغط. تستخدم طريقة التلامس المباشر للختم الحراري قالبًا ساخنًا باستمرار أو شريط سد لتطبيق الحرارة على منطقة أو مسار تلامس معين لسد أو لحام المواد الترموبلاستيكية معًا. يستخدم الختم الحراري في العديد من التطبيقات، بما في ذلك موصلات السد الحراري، والمواد اللاصقة المنشطة حرارياً، وسد الأغشية أو الرقائق. التطبيقات الشائعة لعملية السد الحراري: تستخدم موصلات السد الحراري لربط شاشات الكريستال السائل بـثنائي الفينيل متعدد الكلورفي العديد من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، وكذلك في الأجهزة الطبية والاتصالات. يتم استخدام الختم الحراري للمنتجات باستخدام المواد اللاصقة الحرارية لتثبيت شاشات العرض الشفافة على المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية وللتجمعات أو الأجهزة البلاستيكية الحرارية المختومة الأخرى حيث لا يكون التثبيت الحراري أو اللحام بالموجات فوق الصوتية خيارًا بسبب متطلبات تصميم الأجزاء أو اعتبارات التجميع الأخرى. يستخدم الختم الحراري أيضًا في تصنيع فيلم اختبار الدم ووسائط الترشيح للدم والفيروسات والعديد من أجهزة شرائط الاختبار الأخرى المستخدمة في المجال الطبي اليوم. غالبًا ما يتم غلق رقائق وأفلام الرقائق بالحرارة فوق صواني طبية بلاستيكية حرارية وألواح ميكروتيتر (ميكروويل) وزجاجات وحاويات لإغلاق و/أو منع التلوث لأجهزة الاختبار الطبية وصواني جمع العينات والحاويات المستخدمة للمنتجات الغذائية. تستخدم الصناعات الطبية والغذائية تصنيع الأكياس أو الحاويات المرنة الختم الحراري إما للحام المحيطي للمادة البلاستيكية للأكياس و/أو لإغلاق المنافذ والأنابيب في الأكياس. مجموعة متنوعة منمانعات التسرب بالحرارةمتاحة للانضمام إلى المواد البلاستيكية الحرارية مثلأفلام بلاستيكية:آلة مانع التسرب الساخنة، آلة مانع التسرب النبضي، وما إلى ذلك.
اللحام الحر
في اللحام اليدوي، يتم تشغيل نفث الهواء الساخن (أو الغاز الخامل) من اللحام على منطقة اللحام وطرف قضيب اللحام في نفس الوقت. ومع تليين القضيب، يتم دفعه إلى المفصل ويلتحم بالأجزاء. هذه العملية أبطأ من معظم العمليات الأخرى، ولكن يمكن استخدامها في أي موقف تقريبًا.
لحام طرف السرعة
في اللحام السريع، يتم تزويد آلة اللحام البلاستيكية، التي تشبه مكواة اللحام من حيث المظهر والقوة الكهربائية، بأنبوب تغذية لقضيب اللحام البلاستيكي. يسخن طرف السرعة القضيب والركيزة، وفي نفس الوقت يضغط على قضيب اللحام المنصهر ليثبته في موضعه. يتم وضع حبة من البلاستيك المخفف في المفصل، ويتم دمج الأجزاء وقضيب اللحام. في بعض أنواع البلاستيك مثل البولي بروبلين، يجب "خلط" قضيب اللحام المنصهر مع المادة الأساسية شبه المنصهرة التي يتم تصنيعها أو إصلاحها. تم تحسين تقنيات اللحام هذه بمرور الوقت وتم استخدامها لأكثر من 50 عامًا من قبل صانعي ومصلحي البلاستيك المحترفين على المستوى الدولي. تعد طريقة لحام طرف السرعة تقنية لحام أسرع بكثير ويمكن استخدامها مع الممارسة في الزوايا الضيقة. نسخة من "مسدس" طرف السرعة هي في الأساس مكواة لحام ذات طرف عريض ومسطح يمكن استخدامها لإذابة مفصل اللحام ومادة الحشو لإنشاء رابطة.
اللحام بالبثق
تسمح عملية اللحام بالبثق بتطبيق لحامات أكبر في تمريرة لحام واحدة. وهي التقنية المفضلة لربط المواد التي يزيد سمكها عن 6 مم. يتم سحب قضيب اللحام إلى آلة بثق بلاستيكية صغيرة محمولة باليد، ثم يتم تغليفه بالبلاستيك وإخراجه من آلة البثق ضد الأجزاء التي يتم ربطها، والتي يتم تليينها بنفث من الهواء الساخن للسماح بحدوث الترابط.
اللحام التلامسي
هذا هو نفس الشيءلحام نقطيباستثناء أن الحرارة يتم توفيرها معالتوصيل الحراريمن أطراف الملقط بدلاً من التوصيل الكهربائي. يتم تجميع جزأين بلاستيكيين معًا حيث يتم ضغطهما بواسطة أطراف ساخنة، مما يؤدي إلى ذوبان الأجزاء وربطها في هذه العملية.
لحام اللوحة الساخنة
تتعلق هذه التقنية باللحام التلامسي، وهي تُستخدم في لحام أجزاء أكبر، أو أجزاء ذات هندسة معقدة لوصلات اللحام. يوضع الجزءان المراد لحامهما في الأدوات المرفقة باللوحتين المتقابلتين للضاغط. يتم تحريك لوح ساخن، بشكل يتوافق مع هندسة وصلات اللحام للأجزاء المراد لحامها، في موضع بين الجزأين. يحرك اللوحان المتقابلان الأجزاء لتلامس اللوح الساخن حتى تلين الحرارة الواجهات إلى نقطة انصهار البلاستيك. عندما تتحقق هذه الحالة، تتم إزالة اللوح الساخن، ويتم ضغط الأجزاء معًا وإمساكها حتى يبرد الوصل الملحوم ويتصلب مرة أخرى لإنشاء رابطة دائمة.
يتم التحكم في معدات اللحام باللوحة الساخنة عادةً هوائيًا أو هيدروليكيًا أو كهربائيًا باستخدام محركات مؤازرة.
تُستخدم هذه العملية في لحام مكونات أسفل غطاء محرك السيارة، ومكونات الزخرفة الداخلية للسيارات، وأجهزة الترشيح الطبية، ومكونات الأجهزة الاستهلاكية، والمكونات الداخلية الأخرى للسيارات.
اللحام بالتردد العالي
بعض المواد البلاستيكية ذات ثنائيات الأقطاب الكيميائية، مثل البولي فينيل كلوريد،البولي أميدات(السلطة الفلسطينية) والأسيتاتيمكن تسخينها بموجات كهرومغناطيسية عالية التردد. يستخدم اللحام عالي التردد هذه الخاصية لتليين البلاستيك للتوصيل. يمكن أن يكون التسخين موضعيًا، ويمكن أن تكون العملية مستمرة. يُعرف أيضًا باسم الختم العازل، والختم الحراري بتردد الراديو (RF).
تردد الراديواللحام هو شيء مهم للغايةتكنولوجيا ناضجةوهي موجودة منذ أربعينيات القرن العشرين. يتم وضع قطعتين من المواد على مكبس طاولة يطبق ضغطًا على كل من مساحات السطح. يتم استخدام القوالب لتوجيه عملية اللحام. عندما تتجمع المكبس معًا، يتم إرسال موجات عالية التردد (عادةً27.120 ميجا هرتز) يتم تمريرها عبر المنطقة الصغيرة بين القالب والطاولة حيث يتم اللحام. يتسبب هذا المجال عالي التردد (تردد الراديو) في تحرك الجزيئات في مواد معينة وتسخينها، ويؤدي الجمع بين هذه الحرارة تحت الضغط إلى جعل اللحام يأخذ شكل القالب. لحام التردد اللاسلكي سريع. يستخدم هذا النوع من اللحام لتوصيل أفلام البوليمر المستخدمة في مجموعة متنوعة من الصناعات حيث يلزم وجود ختم قوي ومتماسك مانع للتسرب. في صناعة الأقمشة، يستخدم التردد اللاسلكي غالبًا في لحام بلاستيك البولي فينيل كلوريد والبولي يوريثينالأقمشة المطلية بـ (PU). هذه طريقة ثابتة جدًا في اللحام.
المواد الأكثر شيوعًا المستخدمة في لحام الترددات الراديوية هي PVC والبولي يوريثين. من الممكن أيضًا لحام بوليمرات أخرى مثل النايلون وPET وPEVA وEVA وبعض بلاستيك ABS. توخ الحذر عند لحام مادة اليوريثين حيث من المعروف أنها تطلق غازات السيانيد عند ذوبانها.
اللحام الحثي
عندما يتم تضمين عازل كهربائي، مثل البلاستيك، مع مادة ذات موصلية كهربائية عالية، مثل المعادن أو ألياف الكربون، يمكن إجراء اللحام بالحث. يحتوي جهاز اللحام على ملف حث يتم تنشيطه بتيار كهربائي بتردد لاسلكي. هذا يولد مجالًا كهرومغناطيسيًا يعمل على قطعة عمل موصلة كهربائيًا أو مغناطيسية حديدية. في قطعة العمل الموصلة كهربائيًا، يكون التأثير الحراري الرئيسي هو التسخين المقاوم، والذي يرجع إلى التيارات المستحثة التي تسمىالتيارات الدوامية. اللحام الحثي للمواد البلاستيكية الحرارية المقواة بألياف الكربون هي تقنية تستخدم على نطاق واسع، على سبيل المثال، في صناعة الطيران والفضاء.
في قطعة عمل مغناطيسية حديدية، يمكن أن تكون المواد البلاستيكيةاللحام بالحثمن خلال صياغتها بمركبات معدنية أو مغناطيسية حديدية، تسمى المستقبلات. تمتص هذه المستقبلات الطاقة الكهرومغناطيسية من ملف الحث، وتصبح ساخنة، وتفقد طاقتها الحرارية إلى المادة المحيطة عن طريق التوصيل الحراري.
لحام الحقن
اللحام بالحقن يشبه اللحام بالبثق، إلا أنه باستخدام أطراف معينة على آلة اللحام اليدوية، يمكن للمرء إدخال الطرف في فتحات العيوب البلاستيكية بأحجام مختلفة وإصلاحها من الداخل إلى الخارج. والميزة هي أنه لا يلزم الوصول إلى الجزء الخلفي من فتحة العيب. والبديل هو الرقعة، إلا أنه لا يمكن صقل الرقعة بحيث تكون متساوية مع البلاستيك المحيط الأصلي بنفس السُمك. البولي إيثيلين والبولي بروبلين هما الأكثر ملاءمة لهذا النوع من العمليات. يعد اللحام بالحقن من شركة درادر مثالاً على هذه الأداة.
اللحام بالموجات فوق الصوتية
في اللحام بالموجات فوق الصوتية، يتم استخدام اهتزازات منخفضة السعة (15 كيلو هرتز إلى 40 كيلو هرتز) لتوليد الحرارة عن طريق الاحتكاك بين المواد المراد لحامها. تم تصميم واجهة الجزأين خصيصًا لتركيز الطاقة لتحقيق أقصى قوة لحام. يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية على جميع المواد البلاستيكية تقريبًا. إنها أسرع تقنية لحام حراري متاحة.
اللحام بالاحتكاك
في اللحام بالاحتكاك، يتم فرك الجزأين المراد تجميعهما معًا بتردد أقل (عادةً 100–300 هرتز) وسعة أعلى (عادةً 1 إلى 2 مم (0.039 إلى 0.079 بوصة)) من اللحام بالموجات فوق الصوتية. يؤدي الاحتكاك الناتج عن الحركة جنبًا إلى جنب مع ضغط الشد بين الجزأين إلى توليد الحرارة التي تبدأ في إذابة مناطق التلامس بين الجزأين. عند هذه النقطة، تبدأ المواد الملدنة في تكوين طبقات تتشابك مع بعضها البعض، مما يؤدي بالتالي إلى لحام قوي. عند اكتمال حركة الاهتزاز، تظل الأجزاء متماسكة معًا حتى يبرد مفصل اللحام ويتصلب البلاستيك المنصهر مرة أخرى. يمكن أن تكون حركة الاحتكاك خطية أو مدارية، ويجب أن يسمح تصميم مفصل الجزأين بهذه الحركة.
اللحام الدوراني
اللحام الدوراني هو شكل خاص من أشكال اللحام الاحتكاكي. في هذه العملية، يتم تثبيت أحد المكونات ذات المفصل اللحامي الدائري، بينما يتم تدوير المكون المتزاوج بسرعة عالية وضغطه على المكون الثابت. يولد الاحتكاك الدوراني بين المكونين الحرارة. بمجرد وصول أسطح الوصل إلى حالة شبه منصهرة، يتوقف المكون الدوار فجأة. يتم الحفاظ على القوة على المكونين حتى يبرد المفصل اللحامي ويتصلب مرة أخرى. هذه طريقة شائعة لإنتاج عجلات بلاستيكية منخفضة ومتوسطة التحمل، على سبيل المثال، للألعاب وعربات التسوق وصناديق إعادة التدوير وما إلى ذلك. تُستخدم هذه العملية أيضًا في لحام فتحات المنافذ المختلفة في مكونات أسفل غطاء محرك السيارة.
اللحام بالليزر
تتطلب هذه التقنية أن يكون أحد الأجزاء ناقلًا لشعاع الليزر وأن يكون الجزء الآخر ماصًا أو أن يكون الطلاء عند الواجهة ماصًا للشعاع. يتم وضع الجزأين تحت الضغط بينما يتحرك شعاع الليزر على طول خط الوصل. يمر الشعاع عبر الجزء الأول ويتم امتصاصه بواسطة الجزء الآخر أو الطلاء لتوليد حرارة كافية لتليين الواجهة مما يؤدي إلى إنشاء لحام دائم.
تُستخدم ليزرات الصمام الثنائي شبه الموصل عادةً في لحام البلاستيك. ويمكن استخدام أطوال موجية تتراوح بين 808 نانومتر إلى 980 نانومتر لربط تركيبات مختلفة من المواد البلاستيكية. وتتطلب مستويات الطاقة من أقل من 1 وات إلى 100 وات اعتمادًا على المواد والسمك وسرعة العملية المطلوبة. تتمتع أنظمة ليزر الصمام الثنائي بالمزايا التالية في ربط المواد البلاستيكية:
أنظف من الترابط اللاصق
لا توجد فوهات دقيقة يمكن أن تسد
لا يوجد سوائل أو أبخرة تؤثر على تشطيب السطح
لا يوجد مواد استهلاكية
إنتاجية أعلى
يمكن الوصول إلى قطعة العمل في الهندسة الصعبة
مستوى عال من التحكم في العملية
تتضمن متطلبات المفاصل عالية القوة ما يلي:
انتقال مناسب عبر الطبقة العليا
الامتصاص بواسطة الطبقة السفلية
التوافق المادي – البلل
تصميم مفصل جيد – ضغط التثبيت، مساحة المفصل
انخفاض كثافة الطاقة
تتضمن قائمة عينة من المواد التي يمكن ضمها ما يلي:
تتضمن التطبيقات المحددة ختم / لحام / ربط: أكياس القسطرة، والحاويات الطبية، ومفاتيح التحكم عن بعد في السيارات، وأغلفة أجهزة تنظيم ضربات القلب، والمفاصل المقاومة للتلاعب بالمحقنة، وتجميعات المصابيح الأمامية أو الخلفية، وأغطية المضخات، وأجزاء الهاتف الخلوي.
لحام البلاستيك الشفاف بالليزر
تسمح تقنية الليزر الليفي الجديدة بإخراج أطوال موجية ليزر أعلى، مع أفضل النتائج عادةً حول 2،000 نانومتر، وهو أعلى بكثير من متوسط ليزر الصمام الثنائي 808 نانومتر إلى 1064 نانومتر المستخدم في لحام البلاستيك بالليزر التقليدي. نظرًا لأن هذه الأطوال الموجية الأعلى تمتصها المواد البلاستيكية الحرارية بسهولة أكبر من الأشعة تحت الحمراء للحام البلاستيك التقليدي، فمن الممكن لحام اثنين من البوليمرات الشفافة بدون أي مواد ملونة أو إضافات ماصة. تقع التطبيقات الشائعة في الغالب في الصناعة الطبية للأجهزة مثل القسطرة والأجهزة الميكروفلويدية. إن الاستخدام المكثف للبلاستيك الشفاف، وخاصة البوليمرات المرنة مثل TPU وTPE وPVC، في صناعة الأجهزة الطبية يجعل لحام الليزر الشفاف مناسبًا بشكل طبيعي. أيضًا، لا تتطلب العملية أي إضافات أو مواد ملونة ماصة لليزر مما يجعل الاختبار وتلبية متطلبات التوافق البيولوجي أسهل بكثير.
لحام المذيبات
في اللحام بالمذيبات، يتم تطبيق مذيب يمكنه إذابة البوليمر مؤقتًا في درجة حرارة الغرفة. وعندما يحدث هذا، تكون سلاسل البوليمر حرة في الحركة في السائل ويمكن أن تختلط بسلاسل أخرى مذابة بشكل مماثل في المكون الآخر. وإذا أُتيحت الفرصة الكافية، فسوف يخترق المذيب البوليمر ويخرج إلى البيئة، بحيث تفقد السلاسل قدرتها على الحركة. وهذا يترك كتلة صلبة من سلاسل البوليمر المتشابكة التي تشكل لحامًا بالمذيبات.
تُستخدم هذه التقنية عادةً لتوصيل أنابيب PVC وABS، كما هو الحال في السباكة المنزلية. كما أن "لصق" النماذج البلاستيكية (البولي كربونات أو البوليسترين أو ABS) معًا هو أيضًا عملية لحام بالمذيبات.
ثنائي كلورو الميثان(كلوريد الميثيلين)، والذي يمكن الحصول عليه في مزيل الطلاء، يمكن أن يلحم البولي كربونات والبولي ميثيل ميثاكريلات بالمذيبات. ثنائي كلورو الميثان يلحم كيميائيًا بعض المواد البلاستيكية؛ على سبيل المثال، يتم استخدامه لإغلاق غلاف العدادات الكهربائية. وهو أيضًا مكون - جنبًا إلى جنب معرباعي هيدرو الفوران- من المذيبات المستخدمة في لحام السباكة.
