Els mètodes típics per unir peces de plàstic inclouen connexions de cargol, tancaments de pressió, accessoris de premsa, unió adhesiva i soldadura. La soldadura és un mètode eficaç per unir peces de plàstic de manera permanent. Hi ha diversos processos de soldadura de plàstic, com ara la soldadura per ultrasons, la soldadura per fricció per vibració, la soldadura per làser, la soldadura de placa calenta i la soldadura per infrarojos.
La soldadura per fricció per vibració s'utilitza normalment per soldar peces grans. Per a peces més petites, es pot utilitzar per soldar múltiples peces (2-4 peces) alhora, aconseguint un procés més econòmic i ràpid. Els paràmetres de procés més importants per a la soldadura per fricció per vibració són la freqüència, l'amplitud, la pressió, el temps i la profunditat de la soldadura. L'optimització d'aquests paràmetres pot aconseguir una força de soldadura molt alta. Tanmateix, la configuració dels paràmetres de soldadura depèn del tipus de material, la geometria i els requisits de neteja.
Paràmetres de procés de la màquina de soldadura per fricció de vibració
1. Freqüència
Les màquines de soldadura per fricció per vibració tenen dues freqüències de funcionament: un mode de vibració d'alta-freqüència (200-240 Hz) i un mode de vibració de baixa freqüència (80-120 Hz). L'elecció de la freqüència depèn del pes i l'alçada del motlle superior. La freqüència no té un impacte significatiu en la qualitat de la soldadura.
2. Amplitud
Per als modes de funcionament d'-alta freqüència (p. ex., 240 Hz), l'amplitud de sortida (de pic-a-pic) és de 0,5-1,8 mm. Per als modes de funcionament de baixa-freqüència (p. ex., 100 Hz), l'amplitud de sortida és de 2-4 mm (vegeu la figura 1). En general, la vibració d'alta freqüència s'utilitza quan la distància entre les peces es limita a menys d'1,5 mm. Una amplitud més gran es tradueix en un temps de soldadura més curt, però la neteja es deteriorarà.
3. Pressió de soldadura
El rang ajustable és ampli, de 0,5 a 20 MPa. El rang d'ús habitual és de 0,5-2,0 MPa. Una pressió més alta pot reduir el temps de soldadura. Val la pena assenyalar que una pressió de soldadura excessiva pot provocar que una gran quantitat de fosa flueixi fora de l'àrea de soldadura, unint-se amb el plàstic fred sota la capa de fusió per formar una soldadura freda, reduint significativament la resistència de la soldadura.
En general, la força de la soldadura no és molt sensible a la freqüència i l'amplitud de la vibració. Per als materials que contenen fibres de vidre, el flux de fusió s'ha de limitar o minimitzar tant com sigui possible. El flux lateral de la fosa pot canviar l'orientació de les fibres de vidre, reduint la força de la soldadura. Els materials d'alta-viscositat poden suportar una pressió de soldadura més alta. Tanmateix, una pressió més alta augmenta la quantitat de pols a la primera etapa (etapa de fricció en estat sòlid-).
4. Temps de soldadura
La soldadura per fricció per vibració té dos mètodes de control: control de temps i control de profunditat. El control de profunditat de soldadura s'utilitza generalment amb més freqüència.
5. Profunditat de soldadura
El factor més important que determina la resistència de la soldadura és la profunditat de la soldadura. Quan la profunditat de soldadura supera un llindar crític, arribant a la profunditat mínima de la tercera etapa (etapa de flux en estat estacionari-), la resistència de la soldadura assoleix la resistència del material base. Quan la profunditat de soldadura és inferior a aquest llindar crític, la resistència de la soldadura disminueix. Quan la profunditat de soldadura és superior a aquest llindar crític, la soldadura entre el mateix tipus de plàstic no augmenta la resistència de la soldadura. Tanmateix, la soldadura entre diferents plàstics pot augmentar la resistència de la soldadura.
Mentre s'assoleixi aquest llindar crític, la força de la soldadura és insensible a la freqüència i l'amplitud de la soldadura. Quan es troba en un llindar constant (per sobre del llindar crític), l'augment de la pressió redueix la força de la soldadura.
Els suggeriments anteriors poden servir com a punt de partida per a la configuració dels paràmetres. La configuració precisa dels paràmetres també està relacionada amb el tipus de material, la geometria, els requisits de resistència, els requisits de segellat i els requisits de neteja.
Aquests són els paràmetres típics:
Pressió de soldadura: 1,4 MPa (200 psi)
Freqüència: 240 Hz
Amplitud: 1,8 mm
Profunditat de soldadura: 1,5 mm
Temps: 3,5 s
Temps de retenció: 0,5 vegades el temps de soldadura
