پروژه پلاستیک ‌ها

فصل اول : مقدمه

1-1- تاریخچه پلاستیک ‌ها

اولین بار در سال 1862 برادران هایت[1] موفق به تولید سلولوئید شدند و در حدود چهل سال بعد شخصی بنام باکلند [2] موفق به تولید باکلیت شد. در حد فاصل سالهای 1921 تا 1928 بعضی از انواع نایلون‌ها و همچنین اوره – فرمالدئید و ... به بازار عرضه شد و در سال 1934 پلی و نییل کلرید (PVC) در میزان تجاری جهت ساخت محصولات مختلف روانه بازار شد. اما مهمترین دوره پیشرفت پلاستیکها در دهه 1950 و در دهه 1960 اتفاق افتاد که در آن زمان اختراع و تولید انواع مختلف پلاستیک با خواصل و کاربردهای متنوع نقطه عطفی در این صنعت نام گرفت. در این زمان اختراع  تولید انواع مختلف پلاستیک با خواص و کاربردهای متنوع اتفاق افتاد که در آن زمان اختراع و تولید انواع مختلف پلاستیک با خواص و کاربردهای متنوع نقطه عطفی در این صنعت نام گرفت. در این زمان دانشمندانی چون زیگلر [3]از آلمان و یا ناتا [4]از ایتالیا اصول و روشهای پلیمریزاسیون را روشن کردند و باعث پیدایش تکنولوژی نوینی در جهت ساخت پلیمرهای مختلفی همچون خانواده پلی اتیلن‌ها و پلی پروپیلن‌ها و پلی اترها و اپوکسی ها و ... شدند . اگر بخواهیم اسمی از اولین پلاستیک ساخته شده بشر نام ببریم باید به سلولز نیترات اشاره کنیم که اولین پلاستیک تجاری بود که به بازار عرضه شد ولی به دلیل ضعف‌هایی که داشت از جمله قابل اشتعال بون زیاد و در نتیجه خطرناک بودن این پلاستیک، تحقیقات برای جایگزین کردن نوع پلاستیک دیگری که این ضعف را نداشته باشد توسط پروفسور مایلز  به تولید پلاستیک سلولزاستات منجر شد که این محصول بازار خوبی را کسب کرد. توسعه گرمانرم های PVC و PE کمک بزرگی به متفقین در جنگ جهانی دوم نمود و این امر باعث شتاب تحقیقات در زمینه پلاستیکها در این کشورها شد و در نتیجه پلی استر غیر اشباع، پلی استایرین و اپوکسی کشف شد و به یکباره توجه به صنعت پلاستیک جلب شد.در دهه 1960 نه تنها رشد سریع پلاستیکهای گرمانرم مثل PVC ، PE ، PP ، PS شکل گرفت بلکه دهه ظهور پلاستیک سوپر مثل پلی کربنات، پلی استال فنوکسی‌ها، پلی فنیلین اکسید نیز نام گرفته این پلاستیکها را که مخصوص می‌باشند معمولاً پلاستیکهای مهندسی می‌نامند که به عنوان جایزگین آلیاژهای فلزی در مقایس صنعتی پذیرفته شده‌اند.

در حال حاضر با توجه به پیشرفت های جدید در صنایع خودرو سازی و یا لوازم خانگی قطعات پلاستیکی بخاطر کاهش وزن و افزایش بازدهی، جایگزین مناسبی برای قطعات فلزی شده‌اند. امروزه از انواع پلاستیکهای پلیمری در بازار در حدود 70 درصد آنها مختص به چهار گروه PVC ، PP , PE و پلیمرهای نوع پلی استایرنی (PS) می باشد  برای تولید این چهار زمینه کالا رقابت شدیدی بین شرکتهای شیمیایی مونسافتو، شرکت داو، شل، یونیون کار باید و شرکت پونت و بی‌اف گودریچ و اکسون و فیلپس وجود دارد. در موارد خاصی نیز پلاستکیهای خاص توسط یک یا دو تولید کننده تولید می شوند و جنبه رقابتی بودن از بین می رود.

2-1- هدف پروژه

تنوع تعداد پلاستیکهایی که در جهان تولید می شوند به قدری زیاد است که اگر قرار باشد مخشصات و کاربردهای تمامی آنها را روی کاغذ بیاوریم کتابی با هزارات برگ خواهد شد. از سوی دیگر آمار روزانه میزان توید و مصرف انواع پلاستیکها در جهان سر به ارقام نجومی می زند. همین مسأله نشانگر میزن اهمیت پلاستیکها در صنعت و زندگی روزمره بشر در سالهای اخیر است و باز هب همین علت است که می توان به جرأت اعلام نمود که در سالهای اخیر در برخی زمینه ها پلاستیکها توانسته اند به راحتی جانشین فلزات شده و با آنان به رقابت برخیزند لذا همانقدر که تکنولوژی جوشکاری و اتصال فلزات در صنعت حائز اهمیت است جوشکاری پلاستیک ها نیز در جای خود باید مورد توجه قرار گیرد. امروزه با استفاده از روشهای مختلف جوشکاری، اتصال و نهایتاً شکل دادن پلاستیکها می توان اشکال و قعطات پیچیده‌ای را تهیه نمود که با استفاده از مواد دیگری مثل چوب و فلز و غیره امکان دستیابی به آنها غیر ممکن و نسبتاٌ مشکل می باشد.

در این میان نقش تفلون به عنوان یک پلاستیک صنعتی بسیار نمایان است. همان گونه که می دانید تفلون یکی از انواع پلاستیک است که امروزه نقش مهمی را در صنایع ایفا می کند و در بسیاری موارد و شرایط استراتژیک جایزگزین قطعات فلزی شده است. خواص ویژه این پلاستیک و قابلیت تراشکاری آن و همخوانی با محیط های جوی متفاوت ما را بر آن داشت که مطالعه و تحقیقی داشته باشیم بر نحوه اتصال و جوشکاری و مونتاژ قطعات تفلون و انواع روشهای جوشکاری پلاستیکها و در نهایت هدف، ارائه نتایج حاصل از آزمایشات تجربی و ارائه نظر رو راهکار در مورد نحوه جوشکاری تفلون به روش ابزار داغ می باشد. در این میان تلاش خواهد شد تأثیر نوع طرح پخ و یا عملیات حرارتی تکمیلی برروی استحکام جوش حاصله نمایان گردد.

فصل دوم : مروری بر منابع

1-2- جوشکاری و اتصال حرارتی پلاستیکها

قطعات پلاستیکی را می توان به طرق مختف بررویهم سوار کرد. بطور کلی این روشها در 3 گروه طبقه بندی می شوند که عبارتنداز:

چسباندن پلاستیک‌ها برروی هم.

سوار کردن قطعات پلاستیکی به طریقه مکانیکی.

جوشکاری و اتصال حرارتی پلاستیکها

در فرآیند چسباندن قطعات پلاستیکی سطوحی را که قرار است بهم چسبانده شوند بالایه‌ای از چسب پوشانده و سپس آنها را روی هم گذاشته و با اعمال فشار متوسطی به یکدیگر می چسبانند. نوع چسب مورد استفاده در هر حالت بستگی به نوع ماده‌ای دارد که قرار است چسبانده شود.

2-2- ایجاد اتصال از طریق چسباندن

ایجاد اتصال از طریق چسباندن یکی از راههای موثر مونتاژ پلاستیکها در سرعتهای بالا است. این اتصال باعث آمیختن مولکولهای بین قطعات نمی شود. بلکه قطعات را به یکدیگر می‌چسباند. چسباندن چوب ، کاغذ و فلزات نمونه‌هایی از این نوع اتصال می‌باشد. چسبهای مذاب داغ نمونه‌هایی از این مواد هستند که با سرد شدن سخت می­شوند. در این بحث هیچ تمایزی بین چسبهای دائمی، موقت یا جدا شونده نخواهد بود . همه آنها به عنوان موادی که باعث چسبندگی سطح قطعات به یکدیگر می شوند مورد توجه خواهند بود. چسبها در صنایع اتومبیل، نساجی، هوافضا، ساختمان، بسته بندی و الکترونیک استفاده می شود. .

3-2- چسبندگی امتزاجی

در اتصالات چسبندگی امتزاجی مولکولهای بین قطعات با یکدیگر آمیخته می شوند. سطوحی از قطعات که به یکدیگر متصل می شوند باید قبلاً بوسیله حرارت یا حلال، نرم یا روان شوند چسبندگی امتزجی نوع چسبندگی شیمیایی است که قطعات را کنار هم نگه می دارد. پیوند با ملات حل کننده، پیوند چرخشی، پیوند جوشکاری با گاز داغ، پیوند با کمک ابزار داغ، پیوند ضربه‌ای ، پیوند دی الکتریک، پیوند ماورای صوت، و پیوند الکترو مغناطیسی روشهایی از چسبندگی امتزاجی می باشند [1] .

4-2- پیوند ملاتی

ملاتهای حل کننده و ملاتهای چسبناک دو نوع ملاتی هستند که کاربرد رایجی دارند . ملاتهای حل کننده حلالها یا مخلوطهایی از حلالها هستند که مواد را حل نموده و سپس با تبخیر حلال، مواد در یکدیگر روان شده و می‌امیزند. ملاتهای غلیظ که گاهی ملاتهای لایه‌ای یا مخلوطهای حلالی نیز خوانده می شوند. متشکل از حلالها و مقایدر کمی از پلاستیکهایی هستند که باید به یکدیگرمتصل شوند. این ملات ماده ویسکوزی است که پس از خشک شدن لایه نازکی از پلاستیکهای مادر را در محل اتصال باقی می گذارد.

ایجاد پیوند با ملات حل کننده فقط برای بعضی پلاستیکهای گرمانرم امکانپذیر است و برای پلاستیکهای گرما سخت چنین پیوندی امکانپذیر نیست. حلالهای دارای نقطه جوش پایین بسرعت تبخیر می شوند. بنابراین تا قبل از تبخیر تمام حلال محل متصل شده باید ثابت بماند. مثالی در این مورد متیل کلراید است با نقطه جوش 104 درجه فار نهایت . (40 درجه سانتیگراد). ملاتهای حل کننده با روشهای متعددی برای اتصال پلاستیکها بکار می روند. صرفنظر از روش بکار رفته تمام اتصالات باید تمیز و صاف باشند. بسیار از صنعتگران اتصال جناقی شکل را برای ایجاد اتصال مستقیم دو لبه ترجیح می دهند .در روشن خیساندن، محل اتصال باید با حلال خیسانده شود تا سطح نرمی بدست آید. سپس قطعات در کنار هم با فشار جزئی قرار می گیرند تا حلال تبخیر گردد. اگر فشار بیش از حد بکار برده شود ممکن است بخشهای نرم خارج از نقطه اتصال فشرده شده و اتصال ضعیفی ایجاد شود.سطوح بزرگ ممکن است در ملاتها روی آنها اسپری گردد . با نفوذ حلال به داخل درز یا ترک محل شکستگی نیز می توان اتصال امتزاجی ایجاد نمود. قلموی کوچک نقاشی یا سرنگهای زیرجلدی ابزارهای دستی تزریق ملات می باشند.

5-2- اتصالات مکانیکی

قطعات پلاستیکی را می توان با استفاده از اتصالات مکانیکی ماند پیج، پرچ، بست، مهره، مفصل، چفت فنری و غیره نیز برروی هم سوار کرد. مزیت اصلی استفاده از اتصالات مکانیکی برای سوار کردن قطعات پلاستیکی اولاً امکان اتصال قطعات غیر همجنس برروی هم و ثانیا امکان اتصال قطعات ساخته شده از پلاستیکهای ترموست علاوه بر ترموپلاستیک ها می باشد. بست های مکانیکی متعددی برای استفاده در پلاستیکها وجود دارد . پیچهای خودکار زمانی بکار می روند که بست غالباً‌ نباید باز شود ولی زمانی که نیاز به باز کردن مرتب اتصال باشد مهره فلزی در پلاستیک ممکن است در قالب قرار گرفته یا پس از قالب گیری نصب شوند. پیچها و پرچهای پلاستیکی یا فلزی برای مونتاژ دائمی بکار می‌روند و پیچهای ماشینی ، مهره ها و پیچهای استاندارد که از پلاستیک یا فلز ساخته شده‌اند در روشهای معمول مونتاژ بکار می روند [1] .

اتصال حرارتی اولین روش برای سوار کردن ورقها و لوله‌های پلاستیکی بخصوص انواع ترموپلاستیکی ان می باشد. در این روش که بیشتر برای اتصال ورقها و لوله های پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرد. از اعمال همزمان فشار و حرارت به موضع اتصال استفاده می شود. ساده ترین روش برای اینکار شامل لوله های فلزیی است که المنت‌های حرارتی برق در داخل آنها جای گرفته باشد. وسیله دیگری که در این زمینه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد شامل المانهای اتصال حرارتی الکترونیکی و با فرکانس بالا است.

روش دیگری از اتصال حرارتی که برای سوار کردن پلی اتیلن‌ها به کار می رود شامل اکستروژن یک رشته داغ از حسب مابین سطوح مورد اتصال می باشد که با اعمال فشار دنبال می شود. ساده ترین روش برای متصل کردن ورق‌ها یا قطعات پلاستیکی با استفاده از حرارت است. تعیین نوع سیستم اتصال با در نظر گیری فاکتورهای زیر انجام می‌گیرد:

(a ماهیت ماده‌ای که قرار است رویهم متصل شود.

(b شکل محصول

(c ملزومات مورد نیاز

(d چگونگی کیفیت محصول

در حالیکه تجهیزات الکترونیکی پیشرفته‌ای برای اتصال حرارتی پلاستیک ها طراحی شده است، می توان از اتصال دهنده‌های دستی ساده آهنی برای متصل کردن ورقهای نازک پلاستیکی به ضخامت (1-5/0) میلی متر برای برخی کاربردهای ویژه نیز استفاده کرد.

لازم به ذکر است که جوشکاری پلاستیک‌ها از بسیاری جنبه‌ها مشابه با جوشکاری فلزات است به استثنای برخی موارد که ذکر خواهد شد. اما اتصال حرارتی پلاستیکها روشهایی را در بر می گیرد که در آن با استفاده از اعمال حرارت و فشار می توان دو جزء مورد نظر را به یکدیگر متصل نمود.

6-2- انواع جوشها و فرآیندهای مختلف جوشکاری پلاستیک

در جوشکاری ترموپلاستیک‌ها نوع جوش بکار رفته مشابه انواع آن در جوشکاری فلزات است. همان روشهای آماده سازی لبه های اتصال شام پخ زنی، انطباق و جفت کردن ، تعیین و تنظیم ریشه جوش و غیره که در جوشکاری فلزات بکار می‌رفت برای جوشکاری پلاستیکها نیز لازم هستند.در صورتیکه نیاز به جوش با کیفیت خوب داشته باشیم، اهمیت پخ زنی لبه‌های جوش بیشتر خواهد بود. حتی می توان گفت که اهمیت پخ زنی در جوشکاری پلاستیکها بیش از جوشکاری فلزات است، از آنجا که خواص فیزیکی ترموپلاستیک‌ها و فلزات با یکدیگر متفاوتند، اختلافات قابل توجهی در روشهای مورد استفاده در جوشکاری ایندو به چشم می خورد. در جوشکاری فلزات فلز سیم جوش و فلز زمینه با یکدیگر ترکیب شده و درز جوش را پر می کنند و در جوشکاری ترموپلاستیکها ذوب شدن و جریان یافتن مذاب به داخل درز جوش عملی نشده بلکه سیم جوش یا پلاستیک جوش نرم شده و با اعمال فشار کمی که توسط وسیله جوشکاری به آن وارد می شود این دو عامل با یکدیگر پیوند دائمی و ثابتی بوجود می‌آورند. برخی از مواد ترموپلاستیکی در حین جوشکاری تولید گازها و بخارات سمی می‌کنند لذا پیشگیری ها و موارد احتیاطی که توسط سازندگان اینگونه مواد خاطرنشان می‌شوند باید همواره مورد توجه قرار گیرند. برای پیشگیری از هرگونه خطا و اشتباه مخاطره آمیز و استشاق گازهای سمی باید عملیات جوشکاری را در محیط های روباز یا کارگاههای مجهز به تهویه‌های بسیار خوب انجام داد.

پلاستیک جوش را می توان به کمک میله‌هایی با مقطع گرد، بیضی، مثلثی و یا نوارهای پهن بر قطعه مورد جوشکاری اعمال نمود.نوارهای پلاستیکی پهن و نرم را برای جوشکاری و تعمیر آستر تانک‌ها مورد استفاده قرار می‌دهند. این نوارها را معمولاً به شکل کلاف و به کمک جوشکاری تک پاسی و با سرعت زیاد مورد استفاده قرار می دهند.

فرآیندهای اصلی مورد استفاده در جوشکاری ترموپلاستیک ها عبارتنداز:

جوشکاری با گاز داغ

جوشکاری آلتراسونیک یا فراصوتی

جوشکاری با ابزارهای داغ

جوشکاری اصطکاکی

جوشکاری القایی

جوشکاری با فرکانس بالا

که درموارد خاصی ممکن است از روشهای دیگر مانند اتصال حرارتی اشکال خاص و غیره استفاده نمود. اکنون نحوه آماده سازی سطوح جوش را بررسی می کنیم.

7-2- آماده سازی سطوح برای جوشکاری

در جوشکاری ترموپلاستیک‌ها از فلاکس یا عامل روانساز استفاده نمی شود. البته گاهی اوقات برای دستیابی به جوشهایی با کیفیت بهتر می توان از یک گاز خنثی برای این منظور استفاده نمود. در کلیه عملیات جوشکاری ترموپلاستیکها پخ زنی نقش بسیار حساسی دارد به استثنای موارد زیر:

در جوش‌های لب به لب چهار گوش

در جوش های لبه رویهم

در جوش‌های گوشه‌ای

در یک اتصال سپری با سیم جوش‌های مثلثی پخ زنی را می توان به کمک فرزکاری، اره کردن، رنده کردن یا سوهان کاری انجام داد. برای بدست آوردن نفوذ کامل جوش یک جوشکاری باید علاوه بر پخ زنی، درز ریشه جوش مناسبی را هم فراهم آورد. این درزهای ریشه جوش معمولاً 4/0 تا 8/0 میلی متر است . برای جوشهای لب به لب چهار گوش نیز پیش بینی ریشه جوش مناسب ضروری است.بعلاوه تمام گوشه های تیز پلاستیک باید حذف شود و سطوح آن از کثافات، گریس یا دیگر آلودگی های ممکنه پاک گردد. توصیه می شود برای اینکار از حلالها استفاده نکنید چرا که اغلب حلالها موحب حل شدن یا نرم شدن قعطات ترموپلاستیکی شده و موجب تضعیف موضع اتصال می گردند . برای پاک کردن آلودگیها بهتر است از یک صابون ضعیف و آب و لرم استفاده کنید. پیشنهاد می‌شود که برای پاک کردن سطوح از روغن و گریس از MEK (متیل اتیل کتن) استفاده شود .

8-2- جوشکاری با گاز داغ

جوشکاری با گاز داغ یکی از پرمصرفترین فرآیندهای ترمو پلاستیک ها بوده و تا آنجا که به مواد اولیه مربوط می شود از محدودیت‌های بسیار کمی برخوردار است. در جوشکاری با گاز داغ یک جریان هوا یا گاز خنثی فشرده و داغ به سطح ترموپلاستیک پاشیده می شود. این جریان گاز با گذشتن از روی شعله یا المنت‌های الکتریکی داغ که در بدنه دستگاه جوش دستی قرار دارند حرارت لازم را بدست آورده و داغ می شوند. در اینجا هیچگونه یا قوس الکتریکی با سطح قطعه پلاستیکی تماس پیدا نمی کند [2] .انواع مختلف این نوع اتصالات را می توان در ورق، لوله‌های یا میله های پلاستیکی تولید نمود.

9-2- تجهیزات و ابزارهای لازم برای جوشکاری با گاز داغ

ابزارهای لازم برای عملیات جوشکاری با گاز داغ شامل اغلام زیر است:

مشعل مخصوص جوشکاری با گاز داغ

نوک های مخصص جوشکاری (نازلها)

تجهیزات هوای فشرده یا گاز خنثی

فشار سنج و رگلاتور هوا

لوله خرطومی هوا از جنس نئوپرن که با سیم الکتریکی احاطه شده است.

در جوشکاری با گاز داغ معمولا دو نوع مشعل وجود دارد یکی به طریقه الکتریکی گرم می شود و دیگری از شعله حاصل از سوخت گازی برای گرم کردن لوله نازکی که گاز جوشکاری از میان آن می گذرد استفاده می کند. دمای گاز جوشکاری بوسیله شدت جریان گازی که از مشعل می گذرد تنظیم می شود. هر چه شدت جریان گاز در داخل مشعل پایین تر باشد دمای گاز بیشتر خواهد بود . شدت جریان های مورد استفاده معمولا مربوط به فشارهای 5 تا 10 psi می باشد . درجه حرارت بوسیله یک دماسنج که در فاصله 5/6-6 میلی متر از نوک مشغل نگه داشته می شود محاسبه می‌گردد.

10-2- چگونگی انجام عملیات در جوشکاری با گاز داغ

در اینجا اولین کاری که جوشکاری باید انجام دهد این است که قطعات را در کنار یکدیگر قرار داده و آنها را با چند خال جوش به یکدیگر متصل کند تا در موقعیت مناسبی نسبت به یکدیگر قرار گرفته و دیگر احتیاج به استفاده از ست و گیره نباشد. برای ایجاد خال جوش می توان از روشهای پیشنهادی زیر استفاده کرد :

نوک مخصوص برای ایجاد خال جوش به سر مشعل بسته می شود.

صبر می کنند تا این نوک به دمای مناسبی برسد.

مشعل را طوری روی موضع جوش نگه می دارند که دسته آن نسبت به جایی که نوک با سطح مورد جوش تماس پیدا می کند زاویه‌ای تقریباً برابر با 80 درجه بسازد.

نوک ابزار را در طول موضع جوش حرکت داده و خال جوش هایی به طول 12 تا 25 میلی متر ایجاد می کنند.

خال جوشهای ایجاد شده را به یکدیگر متصل می کنند تا یک خال جوش پیوسته بدست آید.

صبر می کنند تا خال جوشها سرد شوند. اکنون این موضع برای انجام عملیات جوشکاری سرتاسری آماده است.

پس از عملیات خال جوش دادن می توان یک جوش کامل و دائم را ایجاد نمود. برای این منظور جوشکار باید سیم جوش مناسبی را انتخاب کند تا به کمک آن بتواند موضع جوش را با پلاستیک اضافی پر کند. در مرحله خال جوش دادن لزومی به انجام این کار نیست چون در آنجا فقط کافیست که به کمک حرارت دو سطح مورد جوش را گذاخه نموه و یک اتصال موقتی ایجاد کنیم . ترکیب شیمیایی پلاستیکی که برای پر کردن موضع جوش بکار می رود باید حتی الامکان مشابه با ترکیب زمینه باشد.مراحل انجام عملایت جوشکاری دستی و اتصال دو سطح به یکدیگر طبق روش فوق بدین قرار است:

1- آماده کردن لبه ها و تمیز کردن سطوحی که قرار است به یکدیگر متصل شوند.

2- انتخاب المنت حرارتی مناسب (کابلی که بتواند حرارتی برابر با 250 درجه سانتیگراد ایجاد کند) و تعبیه آن در مشعل.

4- بستن نوک مخصوص عملیات خال جوش به سر مشعل و ایجاد خال جوش‌های لازم .

5- پس از اتمام عملیات خال جوش دادن، نوک مخصوص این عملیات را از سر مشعل برداشته و یک نوک گرد به سر آن می بندند.

6- سر سیم جوش را با زاویه‌ای نزدیک به 60 درجه می برند.

7- با استفاده از یک حرکت موجی با دمش جهت جریان هوای داغ را در سطحی به فاصله 12 میلی متر از محل شروع جوش کنترل می کنند.

8- سیم جوش باید بصورت عمودی نگه داشته شود. طرز کار به این صورت است که سیم جوش را با سطح قطعه مورد جوش تماس داده و سپس آن را عقب می­کشند. این عمل را ادامه می دهند تا زمانیکه سیم جوش چسبناک شود.

9- بزودی سیم جوش چسبناک می شود، در این صورت آن را بطور عمودی به سطح می فشارند. تقریباً یک سوم از حرارت را متوجه سیم جوش کرده و باقیمانده را به ماده مورد جوش می دهند.

10- سیم جوش را قدری شیب دار می کنند. در جریان جوشکاری از کشیدن سیم جوش به حد افراط اجتناب می کنند.

11- ماده جوش بایستی روی موضع اتصال یا پخ را بپوشاند. در جریان جوشکاری دستی برای کامل شدن جوش بیش از یک پاس جوش لازم است. آخرین پاس جوش پاسی است که لبه های کار را بپوشاند . قبل از آنکه پاس دوم جوش را بدهند صبر می کنند تا پاس اول سرد شود. جوش دوم نیز باید سرد شود تا بتوان جوش سوم را داد، و به همین ترتیب برای پاس های بعدی عمل می کنند.در جوشکاری دستی با سرعت زیاد می توان هم از سیم جوش و هم از نوار جوش استافده کرد. نوار جوش برای تعمیر یا جوشکاری آستر و قسمتهای داخلی تانکها و وسایل مشابه مورد استفاده قرار می گیرد. علامت مشخصه جوشکاری دستی سریع با نوار جوش این است که در اینجا فقط یک پاس جوش نیاز داریم.

11-2- جوشکاری آلتراسونیک یا فراصوتی پلاستیکها[5]

از حدود بیست سال قبل جوشکاری آلتراسونیک علاوه بر اتصال قطعات پلاستیکی به یکدیگر برای اتصال فلزات به پلاستیک ها و مغزی دادن فلز در داخل پلاستیک پس از قالب گیری و همچنین اتصال مواد ناهمجنس به یکدیگر مورد استفاده قرار گرفته است. امروزه نیز این روش یک متد اساسی برای اتصال قطعات به یکدیگر به حساب می آید. در جوشکاری آلتراسوینک حرارت لازم برای ذوب سطوح اتصال توسط ارتعاشات فراصوتی تأمین می شود. روش کار به این صورت است که ابتدا انرژی الکتریکی در دستگاه مخصوص به نوسانات مکانیکی با فکرانس زیر (حدود 20000 سیکل بر ثانیه) تبدیل شده و سپس این نوسانات توسط یک وسیله نوسان کننده بنام دماغه به جسم منتقل می شود. انرژی نوسانی فوق از قشرهای بالایی قطعه ترموپلاستیکی عبور کرده و در سطح مشترک دو جسم متمرکز می شود. در نتجیه این عمل حرارت لازم برای ذوب پلاستیک بوسیله اصطکاک حاصل از نوسان یک سطح مقابل سطح دیگر در موضع اتصال ایجاد می شود. این حرارت سبب گداخته شدن مرز برجسته‌ای که می توان آن را عامل هدایت و تمرکز انرژی نامید و نفوذ آن به داخل سطحی که به آن فشرده می شود می گردد. باید توجه داشت که در حین عملیات بواسطه آنکه آزاد شدن انرژی تنها در نقطه اصطکاک و یا موضع اتصال صورت می گیرد، خود قطعه کاملاً سرد باقی می ماند. جوشکاری فراصوتی ترموپلاستیکها با جوشکاری فراصوتی فلزات تفاوت دارد، این تفاوت از آن جهت است که حرارت تولید شده در ترموپلاستیک برای رساندن آن به دمایی بالاتر از نقطه ذوبش کافیست. در صورتی که در فلزات چنین نیست. به همین علت سطوح اتصال در این حالت بسیار تمیز و یکنواخت بوده و در عین حال از لحاظ استحکام درست مانند ماده زمینه هستند . نظر به اینکه نرخ انتقال نوسان در مواد مختلف متفاوت است، موفقیت یا عدم موفقیت در عملایت جوشکاری آلتراسونیک بستگی زیادی به میزان انتقال نوسان توسط پلاستیک مورد اتصال دارد مثلاً میزان انتقال نوسان در قطعات ساخته شده از جنس پلی تن خیلی کمتر از مقدار آن در قطعات استیلنی می باشد. موادی که به طریقه آلتراسونیک قابل جوشکاری هستند عبارتنداز: آکریلیک‌ها، استال ها، پلی الفین‌ها، پلی آمیدها، پلی کربنات‌ها، پلی استیدن، پلی سولفون، ABS و غیره در اینجا لازم به تذکر است که ضخامت مواد فوق باید از

025/0 تا 254/0 میلی متر باشد .

طرح اتصال:

استحکام زیاد و یکنواختی جوش، کیفیت ظاهری خوب سازگاری نتایج کار و قابلیت اعمال جوشکاری آلتراسونیک همگی بستگی به چگونگی اتصال دارد. در صورت وجود یک طرح اتصال خوب در جوشکاری آلتراسونیک، استحکام جوش حاصله معادل با استحکام ماده زمینه خواهد بود. در طراحی موضع اتصال برای جوشکاری آلتراسونیک پلاستیک‌ها باید فاکتورهای اصلی زیر را مورد توجه خاص قرار دارد:

1- زمانی می توان نتایج خوبی از این جوشکاری انتظار داشت که سطح تماس بین دو قعطه مورد اتصال به مینیمم مقدار ممکننه کاهش یابد، در این صورت انرژی جوشکاری در سطح کوچکی متمرکز شده و راندمان کار بالا می رود.

2- اگر طرح اتصال درست انتخاب شود زمان حوشکاری را می توان با استفاده از اعمال فشار تا حد قابل ملاحظه ای کمتر کرد.

روشهای مختلف از جوشکاری آلتراسونیک منشعب می شود که از جمله آنها می توان سوار کردن آلتراسونیک ، جوش نقطه‌ای آلتراسونیک مغزی دادن آلتراسونیک  ، قالب گیری آلتراسونیک و غیره را نام برد. یک نمونه از اشتباهاتی که در طرح اتصال جوشکاری فراصوتی ممکن است پیش بیاید پخ زنی زیاد از حد است. نتیجه این اشتباه، خارج شدن مقدار زیادی پلاستیک از محل اتصال و نیز ایجاد یک اتصال ناقص خواهد بود.

12-2- تجهیزات و ابزارهای جوشکاری آلتراسونیک (فراصوتی)

تجهیزاتی که در جوشکاری آلتراسونیک پلاستیکها مورد استفاده قرار می گیرد شامل اقلام زیر است:

1- منبع نیرو برای تبدیل جریان Hz60 به جریان Hz 20000 .

2- مبدلی که جریان Hz 20000 را از منبع نیرو گرفته و آنرا به نوسانات مکانیکی با همان فرکانس تبدیل کند.

3- دماغه ای که نوسانات دریافتی از مبدل را تشدید کرده و این نوسانات را از مبدل به ترموپلاستیک منتقل کند.

4- تایمر برای کنترل میزان جوشکاری (زمانی که طول می کشد تا انرژی وارد قطعه کار شود) و کنترل زمان نگه داشتن (زمانی که طی آن قطعه تحت فشار نگه داشته می‌شود).

5- پایه‌ای برای نگه داشتن دماغه بطوریکه در تماس با قطعه کار پلاستیکی باشد.

6- گیره نگهدار قطعه کار بطور کلی برای تنظیم قطعات مورد اتصال و پیگشیری از حرکت احتمالی آنها در حین جوشکاری استفاده از گیره‌های نگهدارنده ضروری است. در صورتیکه قطعات را با گیره محکم نکنیم بواسطه حرکت احتمالی آنها توسط دماغه آسیب می‌بینند.

صرف نظر از نتایج کار، برقراری تنظیم مناسب بین قطعه کار، دماغه نوسان کننتده و سطوح اتصال از ملزومات اصلی جوشکاری به حساب می‌آید. گیره نگهدار نیز باید تکیه گاه مناسبی برای قطعات ایجاد کند بطوریکه نیروی اتصال بصورت یکنواخت در تمامی سطح جوش گسترده شود. در دستگاه آلتراسونیک ولتاژ 115 یا 220 ولت برق AC به 20 کیلو هرتز انرژی الکتریکی تبدیل می شود. این انرژی الکتریکی به کمک یک مبدل که در داخل دستگاه تعبیه شده است به انرژی نوسانات مکانیکی تبدیل می­شود، سپس انرژی نوسانی قبل از آنکه به سطح مورد اتصال منتقل شود به دماغه میرسد و در آنجا تشدید می گردد. برحسب موارد کاربرد دماغه ها می توان طرهای مختلف آنها را استفاده کرد. سه نوع اصلی دماغه عبارتنداز:

دماغه های استاندارد.

دماغه های غیر استاندارد

دماغه های کاهنده – افزاینده [6]

دماغه های مبدل برای افزایش یا کاهش دامنه نوسان ارتعاشات مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرند. دماغه های استاندارد کاربردهای وسیعی در عملیات جوشکاری آلتراسونیک دارند .

13-2- روشهای جوشکاری آلتراسونیک

روشهای مختلف جوشکاری آلتراسونیک را می توان به دو گروه اصلی زیر طبقه بندی کرد.

جوشکاری اتصالی

جوشکاری انتقالی

در جوشکاری اتصالی ابزار جوشکاری در نزدیکترین حالت ممکن نسبت به سطح اتصال قرار می گیرد. مثالهایی از اکربرد این روش شامل اتصال دندانه‌هایی از جنس پلی تن، تیوپ های محتوی کرم های مخصوص پوست و مو و جوشکاری، درز فنجان های نوشیدنی پلاستیکی است. این روش اساساً برای پلاستیکهایی که نرخ انتقال نوسانات آلتراسونیک آنها ضعیف باشد مناسب تر است مانند پلاستیکهای نرم