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
Yorum Gönder