POLİMERLERİN KAYNAKLI BAĞLANTILARI HAKKINDA



Polimerlerin Kaynağı:
Polimer kaynağı ısıtılmış durumda ve basınç altındaki termoplastik malzemelerin moleküllerinin çapraz bağlanmasının sonucu olarak ortaya çıkan birleşme prosesidir. İş parçaları dolgu malzemesi olmaksızın ya da dolgu malzemesi ile ergitilip birleştirilir. Bağlantı amorf yapıdaki polimerler için camlaşma sıcaklığının altında kristalize polimerler içinse ergime sıcaklığının altında gerçekleştirilir. Termoset malzemelerin kaynak edilmesi mümkün değildir. Çünkü termoset malzemelerde çapraz bağların deforme olabilmesine imkân verecek ısı artışı meydana gelirse bu malzemeler ergimez, direkt olarak yanarlar.
Polimer kaynağının çeşitleri şunlardır;
·         Sıcak Gaz Kaynağı
·         Sıcak Plaka Kaynağı
·         Ultrasonik Kaynak
·         Döndürmeli Kaynak
·         İndüksiyon Kaynağı
·         Titreşimli Kaynak
·         Yüksek Frekans Kaynağı
·         Lazer Kaynağı
·         Mikrodalga Kaynağı


Plastiklerin Kaynağının Tarihsel Gelişimi:
Plastiklerin kaynağının tarihsel gelişimi 1935 yıllarında polivinil klorürün keşfedilmesiyle başlar. 180°C de PVC’nin termoplastik durumu ve basıncın kullanımıyla homojen bir bağlantı elde etmiştir. 1938 yılında sıcak gaz kaynağının patenti alınmıştır. 1955’li yılların ortasında otomatik polimer kaynağının yoğun bir şekilde gelişmesi ve icra edilmesi başlamıştır. Polimer kaynağının gelişimi son on yıllık dönemde oldukça yoğun bir şekilde gerçekleşmektedir. Bunun sebebi olarak ise polimer malzemelerin üretim sektörünün önemli bir kısmında kullanılması ve bununla birlikte yeni tür polimer malzemelerin gelişimi ile bunların kaynak teknolojilerinin gelişimi gösterilebilir. (Runcev, 2008)

 Sıcak Plaka Kaynağı:
Sıcak plaka kaynağı enjeksiyon veya ekstrüzyon yoluyla imal edilen parçaları birleştirmek için sıkça kullanılan ve geniş kullanım alanı olan bir yöntemdir. Bu yöntem literatürde sıcak eleman, sıcak baskı levhası veya ergitme alın kaynağı olarak da adlandırılır.
Uygulanma Metodu:
Bu yöntemde sıcak eleman, sıcak plaka ya da ısıtılmış baskı levhası olarak bilinen ısıtılmış bir metal plaka kullanılır. Bu plaka termoplastik parçaların ortak yüzeylerini ısıtmak ve ergitmek amacıyla kullanılmaktadır. Kaynak yüzeyleri yeteri kadar ergitildiğinde ya da yumuşatıldığında, sıcak plaka kaldırılır ve parçalar kaynak formunu almak için basınç altında bir araya getirilirler. Parçalara kaynağın ısıtma ve birleştirme fazlarında eksenel bir yük uygulanmaktadır. Bu yöntemde genellikle sıcak eleman ile iş parçasının birbirine yapışmasını engellemek için PTFE malzeme kullanılır. Kaynak elemanının şekli ve ölçülerine bağlı olarak, bu proses manüel, mekanik veya otomatik bir kaynak cihazı ile gerçekleştirilebilir.
Bu yöntemde kaynak iki şekilde gerçekleştirilebilir;
1)      Basınç uygulanarak kaynak
2)      Mesafe ayarlanarak kaynak
Her iki yöntemde Şekil' de gösterilen basınç-zaman diyagramındaki gibi 4 faz içerir.







Basınç uygulanarak kaynak yönteminde, parçalar sıcak eleman ile bir araya getirilirler(Faz1) ve parçalarla sıcak elemanın birleşmesini sağlamak için nispeten yüksek bir basınç uygulanır. Isı sıcak elemandan iş parçalarına iletim yoluyla transfer edilir ve bunun sonucunda iş parçalarında lokal sıcaklık artışı sağlanır. Plastiğin erime sıcaklığına ulaşıldığında, ergimiş malzeme akmaya başlar. Bu erime sonucunda parça yüzeyindeki çarpıklıklar, bozukluklar ve çukurluklar kaybolarak bağlantı ara yüzeyinde yumuşak bir geçiş oluştururlar.
İkinci fazda ergitme basıncı azaltılarak, malzemenin ve ergimiş materyalin sıcaklığı emmesine izin verilmektedir. Ayrıca parçanın (ergimiş) kalınlığı, sıcak eleman ve parçanın temas etme süresi ile orantılı biçimde artış gösterir.
Sonuncu fazda, basıncın etkisiyle ergimiş malzeme soğuma ve katılaşma esnasında dış kısımlara doğru akar. Bu faz boyunca meydana gelen moleküller arası difüzyon polimer zincirinin oluşmasını sağlar ve bu da bağlantı dayanımını oluşturur.


Soğuma fazında, parçayı çarpılmalardan korumak için basıncın devamlılığı büyük önem arz etmektedir. Kimyasal direnç ve bağlantının mekanik özelliklerinden etkilenen bağlantı mikro yapısı bu faz boyunca gelişir.
Basınç yoluyla kaynak yöntemi basıncın tam olarak kontrol edilebildiği ekipmanlar gerektirmektedir. Bu yöntemin önemli dezavantajlarından biri ise parçanın son ölçülerinin direkt olarak kontrol edilemeyişidir.
Mesafe ayarlı kaynak yönteminde, kaynak prosesi ve parça ölçüleri rijit, mekanik bir durdurucu ile sağlanır. Şekil 1. proses adımlarını göstermektedir. İlk adımda parçalar tutucu fikstürlerle hizalanır ve durdurucular belirlenmiş mesafelerde konumlandırılır. İkinci adımda ise kaynak parçalarının birleşme bölgelerini ısıtmak amacıyla sıcak eleman parçaların arasına yerleştirilir. Üçüncü adımda parçalar sıcak elemana bastırılarak birleşme yüzeylerinin ergimesi sağlanır. Eriyen malzeme bağlantı yüzeyinden dışa doğru akar ve parça uzunluğu sıcak eleman durdurucusu ve kalıp durdurucusu buluşuncaya kadar azalmaya devam eder. Dördüncü adımda birleşme yüzeyleri erime sıcaklığına ulaştıktan sonra tutucular açılır ve sıcak eleman kaynak parçalarının arasından çıkarılır. Bu adımdan sonra 5. adımda ise tutucular tekrar kapanarak kaynak parçalarını birbirlerine doğru bastırır.  Plastik soğumasıyla birlikte kaynak formu elde edilmiş olur ve son adım olarak kaynaklanmış parça kalıptan çıkarılır. (Troughton, 2008)

Avantajları ve Dezavantajları:
Sıcak plaka kaynağı yönteminin birçok avantajının yanında dezavantajları da mevcuttur. Bunlar ise şöyledir;
Avantajları
·         Sıcak eleman kaynağı yöntemi basit ve ekonomik bir kaynak tekniğidir.
·         Bağlantı tipi olarak düz, eğrisel veya karmaşık geometriler bu yöntemle kaynak edilebilmektedir ve birleşme yüzeyindeki düzensizlikler ısıtma fazı süresinde giderilebilmektedir.
·         Aynı türden olmayan malzemelerde, erime sıcaklıkları farklı olmasına rağmen farklı sıcaklıktaki sıcak plakalar kullanılarak kaynak gerçekleştirilebilmektedir.
·         Bu kaynak yöntemi termoplastik malzemelerin büyük bir çoğunluğu için geçerli bir kaynak yöntemidir.
·         Kaynak prosesi tüm kaynak parametreleri görüntülenebilecek ve müdahale edilebilecek bir biçimde otomatikleştirilebilir.

Dezavantajları
·         Bu yöntemin ana dezavantajlarından en önemlisi, diğer kaynak yöntemleri ile karşılaştırıldığında (vibrasyon, ultrasonik vb.) uzun döngü sürelerinin olmasıdır.
·         Döngü süreleri küçük parçalar için 10–20 sn olabildiği gibi büyük parçalar için(geniş boru hatları) 30–40 dakikaya kadar çıkabilmektedir.
·         Parçaların eritilmesi için yüksek sıcaklıklara ulaşmak gerekliliği vardır.
·         Vibrasyon kaynağında olduğu gibi ısı lokalleştirilemez ve bazen plastik malzeme ya da sıcak plakaya yapışabilir.
·         Erimiş film kalınlığının ve ergiyik viskozitesinin hassasiyetinden dolayı parça ölçüleri tam anlamıyla kontrol edilemez. (Troughton, 2008)




Yorumlar