Ειδικές περιπτώσεις συγκόλλησης παρουσιάζονται σε αυτό το άρθρο. Οι περιπτώσεις αυτές περιλαμβάνουν συγκόλληση από γυαλί και πλαστικό, συγκόλληση με γυαλί καθώς και συγκόλληση με πλαστικό.
Συγκόλληση από γυαλί και πλαστικό
Τα γυαλιά και ορισμένοι τύποι πλαστικών είναι συνήθως συγκολλημένα υλικά. Σε αντίθεση με τα μέταλλα, τα οποία έχουν ένα συγκεκριμένο σημείο τήξης, τα γυαλιά και τα πλαστικά έχουν ένα εύρος τήξης, που ονομάζεται μετάβαση από γυαλί. Όταν θερμαίνεται το στερεό υλικό μετά από τη θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού (Tg) σε αυτό το εύρος, γενικά γίνεται πιο μαλακό και πιο εύκαμπτο. Όταν διασχίζει το εύρος, πάνω από τη θερμοκρασία τήξης γυαλιού (Tm), θα γίνει ένα πολύ παχύ, αργόστροφο, παχύρευστο υγρό, μειώνοντας αργά το ιξώδες όσο αυξάνεται η θερμοκρασία.
Συνήθως, αυτό το ιξώδες υγρό θα έχει πολύ μικρή επιφανειακή τάση σε σύγκριση με τα μέταλλα, καθιστώντας κολλώδη, ταφική προς μέλι ομοιομορφία, έτσι ώστε η συγκόλληση μπορεί συνήθως να πραγματοποιηθεί με απλή πίεση δύο λιωμένων επιφανειών μαζί. Τα δύο υγρά θα αναμειχθούν γενικά και θα συνδεθούν στην πρώτη επαφή. Κατά την ψύξη μέσω της υαλώδους μετάβασης, το συγκολλημένο τεμάχιο στερεοποιείται ως ένα στερεό κομμάτι άμορφου υλικού. Στη συνέχεια εξετάζουμε και νέες ειδικές περιπτώσεις συγκόλλησης.
Συγκόλληση με γυαλί
Η συγκόλληση με γυαλί είναι μια συνηθισμένη πρακτική κατά την εκτόξευση γυαλιού. Αποτελεί μια από τςι ειδικές περιπτώσεις συγκόλλησης. Χρησιμοποιείται πολύ συχνά στην κατασκευή φωτισμού, πινακίδων νέον, flashtubes, επιστημονικού εξοπλισμού, καθώς και την κατασκευή πιάτων και άλλων γυάλινων αντικειμένων. Χρησιμοποιείται επίσης κατά τη χύτευση γυαλιού για τη σύνδεση των μισών καλουπιών γυαλιού, κάνοντας αντικείμενα όπως μπουκάλια και βάζα.
Το γυαλί συγκόλλησης επιτυγχάνεται με τη θέρμανση του γυαλιού μέσω της υαλώδους μετάβασης, μετατρέποντάς το σε μια παχιά, διαμορφώσιμη, υγρή μάζα. Η θέρμανση πραγματοποιείται συνήθως με αέριο ή οξυγόνο ή με καμίνι, επειδή οι θερμοκρασίες τήξης γυαλιού συχνά είναι αρκετά υψηλές. Αυτή η θερμοκρασία μπορεί να ποικίλει, ανάλογα με τον τύπο του γυαλιού. Για παράδειγμα, το γυαλί μολύβδου γίνεται συγκολλητικό υγρό στους 870 ° C περίπου και μπορεί να συγκολληθεί με ένα απλό φακό προπανίου.
Γυαλί χαλαζία
Από την άλλη πλευρά, στην επόμενη από τις ειδικές περιπτώσεις συγκόλλησης το γυαλί χαλαζία πρέπει να θερμανθεί στους 1.650 ° C, αλλά γρήγορα να χάσει το ιξώδες και τη δυνατότητα σχηματισμού του, αν υπερθερμανθεί, οπότε πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένας πυροσβεστήρας οξυγόνου. Μερικές φορές ένας σωλήνας μπορεί να συνδεθεί στο γυαλί, επιτρέποντάς του να εμφυσάται σε διάφορα σχήματα, όπως βολβοί, μπουκάλια ή σωλήνες. Όταν δύο τεμάχια υγρού γυαλιού πιέζονται μαζί, συνήθως συγκολλούνται πολύ εύκολα. Η συγκόλληση μιας λαβής σε μια κανάτα μπορεί συνήθως να γίνει με σχετική ευκολία.
Ωστόσο, κατά τη συγκόλληση ενός σωλήνα σε άλλο σωλήνα, χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός φουσκώματος και αναρρόφησης και πίεσης και έλξης για να εξασφαλιστεί καλή σφράγιση, να διαμορφωθεί το γυαλί και να διατηρηθεί η επιφανειακή τάση από το να κλείσει ο σωλήνας. Μερικές φορές μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια ράβδος πλήρωσης, αλλά συνήθως όχι.
Προδιαγραφές ιαι τη συγκόλληση γυαλιού
Επειδή το γυαλί είναι πολύ εύθραυστο στη στερεά του κατάσταση, είναι συχνά επιρρεπές σε ρωγμές κατά τη θέρμανση και την ψύξη, ειδικά εάν η θέρμανση και η ψύξη είναι ανομοιογενείς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ευθραυστότητα του γυαλιού δεν επιτρέπει την ανώμαλη θερμική επέκταση. Το γυαλί που έχει συγκολληθεί συνήθως θα πρέπει να ψύχεται πολύ αργά και ομοιόμορφα μέσω της υαλώδους μετάβασης, σε μια διαδικασία που ονομάζεται ανόπτηση, για να ανακουφίσει τις εσωτερικές καταπονήσεις που δημιουργούνται από μια κλίση θερμοκρασίας.
Τύποι γυαλιού και πως συγκολούνται
Υπάρχουν πολλοί τύποι γυαλιού, και είναι συνηθισμένο να συγκολλούνται χρησιμοποιώντας τους ίδιους τύπους. Τα διαφορετικά γυαλιά έχουν συχνά διαφορετικούς ρυθμούς θερμικής διαστολής, γεγονός που μπορεί να τους προκαλέσει ρωγμές κατά την ψύξη όταν συμβαίνουν διαφορετικά. Για παράδειγμα, ο χαλαζίας έχει πολύ χαμηλή θερμική διαστολή, ενώ το γυαλί από ασβέστιο έχει πολύ μεγάλη θερμική διαστολή. Κατά τη συγκόλληση διαφορετικών ποτηριών μεταξύ τους, είναι συνήθως σημαντικό να ταιριάζουν απόλυτα οι συντελεστές θερμικής διαστολής τους, ώστε να διασφαλιστεί ότι δεν θα προκύψουν ρωγμές. Επίσης, ορισμένα γυαλιά απλά δεν θα αναμιχθούν με άλλα, επομένως δεν είναι δυνατή η συγκόλληση μεταξύ ορισμένων τύπων.
Συγκόλληση γυαλιού σε μέταλλα και κεραμικά
Το γυαλί μπορεί επίσης να συγκολληθεί σε μέταλλα και κεραμικά, αν και με μέταλλα η διαδικασία είναι συνήθως μεγαλύτερη προσκόλληση στην επιφάνεια του μετάλλου αντί για συγχώνευση των δύο υλικών. Ωστόσο, ορισμένα γυαλιά συνήθως δεσμεύονται μόνο σε ορισμένα μέταλλα. Για παράδειγμα, ο μόλυβδος συνδέεται εύκολα με χαλκό ή μολυβδαίνιο, αλλά όχι με αλουμίνιο. Τα ηλεκτρόδια βολφραμίου χρησιμοποιούνται συχνά στον φωτισμό αλλά δεν συνδέονται με το γυαλί χαλαζία, επομένως το βολφράμιο συχνά διαβρέχεται με τετηγμένο βοριοπυριτικό γυαλί, το οποίο συνδέεται με βολφράμιο και χαλαζία.
Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε όλα τα υλικά να έχουν παρόμοιους συντελεστές θερμικής διαστολής για να αποφευχθεί η ρωγμή τόσο όταν το αντικείμενο ψύχεται όσο και όταν θερμαίνεται ξανά. Ειδικά κράματα χρησιμοποιούνται συχνά για το σκοπό αυτό, εξασφαλίζοντας ότι οι συντελεστές της επέκτασης ταιριάζουν, και μερικές φορές οι λεπτές, μεταλλικές επιστρώσεις μπορούν να εφαρμοστούν σε ένα μέταλλο για να δημιουργήσουν έναν καλό δεσμό με το γυαλί.
Συγκόλληση με πλαστικό
Τα πλαστικά γενικά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, οι οποίες είναι “θερμοσκληρυνόμενες” και “θερμοπλαστικές”. Ένα θερμοσκληρυνόμενο είναι ένα πλαστικό στο οποίο μια χημική αντίδραση θέτει τους μοριακούς δεσμούς μετά την πρώτη διαμόρφωση του πλαστικού, και τότε οι δεσμοί δεν μπορούν να σπάσουν και πάλι χωρίς να υποβαθμιστεί το πλαστικό. Τα θερμοσκληρυνόμενα δεν μπορούν να λειωθούν, επομένως, όταν το θερμοσκληρυνόμενο έχει ρυθμίσει, είναι αδύνατο να το συγκολλήσετε. Παραδείγματα θερμοσκληρυντών περιλαμβάνουν εποξικά, σιλικόνη, βουλκανισμένο καουτσούκ, πολυεστέρα και πολυουρεθάνη. Καλό είναι να λαμβάνουμε τα κατάλληλα μέτρα για την ασφάλεια στην ηλεκτροκόλληση.
Ηλεκτροκόλληση με θερμοπλαστικά
Τα θερμοπλαστικά, αντίθετα, σχηματίζουν μακρές μοριακές αλυσίδες, οι οποίες συχνά είναι συσπειρωμένες ή συνυφασμένες, σχηματίζοντας μια άμορφη δομή χωρίς κρυσταλλική σειρά μακράς σειράς. Μερικά θερμοπλαστικά μπορεί να είναι πλήρως άμορφα, ενώ άλλα έχουν μερικώς κρυσταλλική / εν μέρει άμορφη δομή. Τόσο τα άμορφα όσο και τα ημικρυσταλλικά θερμοπλαστικά έχουν μια υαλώδη μετάβαση, πάνω από την οποία μπορεί να συμβεί συγκόλληση, αλλά τα ημικρυσταλλικά έχουν επίσης ένα συγκεκριμένο σημείο τήξης το οποίο είναι πάνω από την υαλώδη μετάβαση.
Πάνω από αυτό το σημείο τήξης, το παχύρευστο υγρό θα γίνει υγρό ελεύθερης ροής (βλέπε ρεολογική συγκόλληση για θερμοπλαστικά). Παραδείγματα θερμοπλαστικών περιλαμβάνουν πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο, πολυστυρόλιο, πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) και φθοροπλαστικά όπως Teflon και Spectralon.
Θερμοπλαστικό ηλεκτροκόλλησης
Το θερμοπλαστικό ηλεκτροκόλλησης είναι πολύ παρόμοιο με το γυαλί ηλεκτροκόλλησης. Το πλαστικό πρώτο πρέπει να καθαριστεί και στη συνέχεια να θερμανθεί μέσα από τη γυάλινη μετάβαση, μετατρέποντας τη συγκόλληση-διεπαφή σε ένα παχύ, παχύρευστο υγρό. Δύο θερμαινόμενες διασυνδέσεις μπορούν στη συνέχεια να πιεστούν μαζί, επιτρέποντας στα μόρια να αναμιχθούν μέσω διαμοριακής διάχυσης, συνδέοντάς τα ως ένα.
Στη συνέχεια, το πλαστικό ψύχεται μέσω της υαλώδους μετάβασης, επιτρέποντας τη στερεοποίηση της ηλεκτροκόλλησης. Μια ράβδος πλήρωσης μπορεί συχνά να χρησιμοποιηθεί για ορισμένους τύπους αρθρώσεων. Οι κύριες διαφορές μεταξύ γυαλιού ηλεκτροκόλλησης και πλαστικού είναι οι τύποι μεθόδων θέρμανσης, οι πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες τήξης και το γεγονός ότι τα πλαστικά θα καούν εάν υπερθερμανθούν. Εδώ παρουσιάζουμε μεγάλη γκάμα από επιλεγμένα εργαλεία που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτροκολλήσεις.
Μέθοδοι έχουν σχεδιαστεί για τη θέρμανση πλαστικού
Πολλές διαφορετικές μέθοδοι έχουν σχεδιαστεί για τη θέρμανση πλαστικού σε συγκολλητή θερμοκρασία χωρίς καύση. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν φούρνοι ή ηλεκτρικά εργαλεία θέρμανσης για την τήξη του πλαστικού. Η υπερηχητική, η λέιζερ ή η τριβή είναι άλλες μέθοδοι. Τα αντιστατικά μέταλλα μπορούν να εμφυτευθούν στο πλαστικό, τα οποία ανταποκρίνονται στην επαγωγική θέρμανση. Κάποια πλαστικά θα αρχίσουν να καίγονται σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από τη μετάβαση τους σε γυαλί, επομένως η συγκόλληση μπορεί να πραγματοποιηθεί με την εμφύσηση ενός θερμού, αδρανούς αερίου πάνω στο πλαστικό, την τήξη του ενώ παράλληλα με την προστασία του από το οξυγόνο. Εδώ μπορείτε να ενημερωθείτε για τη συγκόλληση στη μεταλλουργία.
Ηλεκτροκόλληση με χημιούς διαλύτες
Πολλά θερμοπλαστικά μπορούν επίσης να ηλεκτροκολληθούν χρησιμοποιώντας χημικούς διαλύτες. Όταν τοποθετηθεί σε επαφή με το πλαστικό, ο διαλύτης θα αρχίσει να το μαλακώνει, φέρνοντας την επιφάνεια σε ένα παχύ, υγρό διάλυμα. Όταν δύο λειωμένες επιφάνειες πιέζονται μαζί, τα μόρια στο διάλυμα αναμιγνύονται, συνδέοντάς τα ως ένα. Επειδή ο διαλύτης μπορεί να διαπεράσει το πλαστικό, ο διαλύτης εξατμίζεται έξω από την επιφάνεια του πλαστικού, προκαλώντας την απομάκρυνση του συγκολλητικού από το διάλυμα και την στερεοποίηση.
Ειδικές περιπτώσεις συγκόλλησης για την ηλεκτροκόλληση διαλυτών
Μια κοινή χρήση για την ηλεκτροκόλληση διαλυτών είναι η σύνδεση σωλήνων PVC ή ABS (ακρυλονιτριλίου βουταδιενίου στυρολίου) κατά τη διάρκεια των υδραυλικών εγκαταστάσεων ή για τη συγκόλληση στυρολίου και πλαστικών από πολυστυρόλιο στην κατασκευή μοντέλων. Είναι ίσως η συνιθέστερη από τις ειδικές περιπτώσεις συγκόλλησης. Η ηλεκτροκόλληση με διαλύτες είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική σε πλαστικά όπως το PVC που καίγονται σε ή κάτω από τη μετάβαση σε γυαλί, αλλά μπορεί να είναι αναποτελεσματικά σε πλαστικά όπως το Teflon ή το πολυαιθυλένιο που είναι ανθεκτικά στη χημική αποσύνθεση.