플라스틱 부품 제작에 처음 입문하는 사람들에게 "용접"이라는 용어는 다소 생소할 수 있습니다. 일반적으로 용접은 두 금속을 녹여 융합하는 과정을 의미합니다. 그러나 용접은 금속이든 플라스틱이든 열을 이용해 두 개 이상의 부품을 융합하는 것을 포함합니다.
플라스틱 용접은 광범위한 산업적 응용을 가지며 플라스틱 용접을 위한 다양한 기술이 존재합니다. 이 글에서는 플라스틱 부품 용접, 일반적인 단계, 플라스틱 산업에서 부품 제조에 사용되는 8가지 플라스틱 용접 기술에 대해 다룹니다.
플라스틱 용접은 두 호환 가능한 열가소성 부품을 결합하는 플라스틱 부품 제작 공정에 적용됩니다. 두 열가소성 부품을 준비하고 제안된 조인트에서 함께 누른 다음 여러 가열 기술을 사용하여 가열하는 것을 포함합니다. 게다가 사용되는 가열 기술은 주로 플라스틱 소재에 따라 달라집니다. 예를 들어 초음파 플라스틱 용접은 직접 가열을 포함하지 않아 소재가 위험한 연기를 방출하지 않기 때문에 PVC에 일반적으로 사용됩니다.
가열 및 냉각 중 지속적인 압력 적용은 두 부품 사이에 분자 결합을 형성합니다. 결과적으로 플라스틱 용접 조인트는 접착제와 리베팅 같은 다른 플라스틱 결합 공정과 달리 강합니다. 플라스틱 용접은 의학, 전자, 건설 등에서 널리 사용되는 기술입니다.
더 보기: 리베팅 vs 용접 차이점 알아보기.
사출 성형이나 기타 공정으로 만든 두 반제품 플라스틱 수지를 용접하는 것은 어려울 수 있습니다. 따라서 이 섹션에서는 용접 기술에 관계없이 플라스틱을 용접하는 단계를 보여줍니다.
가장 먼저 할 일은 작업 공간을 설정하는 것입니다. 대부분의 가열 기술이 위험한 연기를 방출하므로 작업장에는 적절한 환기가 필요합니다. 그 외에 작업자는 보호 장비를 착용해야 합니다.
열가소성 수지를 세척하여 높은 용접 조인트 품질을 보장하세요. 세척은 비누와 따뜻한 물로 씻은 다음 깨끗한 보풀이 없는 천으로 플라스틱을 말려서 할 수 있습니다. 또한 메틸 에틸 케톤(MEK), 80-그릿 샌드페이퍼, 페인트 스크레이퍼 같은 액체 용제를 사용하여 얼룩을 제거하는 것이 좋습니다.
두 플라스틱 조각을 클램프와 테이프로 원하는 조인트를 형성하고 고정하세요. 또한 플라스틱 조각을 작업대 위에 놓고 C-클램프로 고정하세요. 플라스틱 결합 스타일은 용접 기술에 따라 다릅니다. 예를 들어 초음파 용접은 랩 조인트에만 적합합니다.
냉각 전 용접을 수정하여 매끄러움 같은 문제를 해결하세요. 용접된 플라스틱을 약 5분간 또는 실온에 도달할 때까지 식히세요. 또한 냉각 후 용접 조인트를 샌딩하거나 다른 표면 마감 공정을 사용하여 매끄럽게 만드세요.
플라스틱 산업에는 다양한 가열 공정에 기반한 다양한 플라스틱 용접 기술이 있습니다. 부품 제조에 일반적으로 사용되는 8가지 기술은 다음과 같습니다.
초음파 플라스틱 용접은 높은 주파수(15kHz~40kHz)와 낮은 진폭의 기계적 진동을 사용하여 두 플라스틱 폴리머를 결합합니다. 기계적 진동은 마찰열을 생성하여 플라스틱 폴리머를 녹입니다. 기계적 진동으로 인해 플라스틱 폴리머 사이에 분자 결합이 형성됩니다. 따라서 초음파 플라스틱 용접 조인트는 강하고 최고 품질입니다.
레이저 용접은 레이저 빔을 사용하여 플라스틱을 녹이는 플라스틱 용접 공정입니다. 그러나 열은 플라스틱의 증발 온도 아래에서 유지됩니다. 녹는 동안 압력이 가해지고 냉각되어 용접 조인트를 강화합니다.
레이저 용접은 빠르고 다양한 방식으로 발생합니다. 따라서 하이브리드, 동시, 윤곽, 단일 패스 같은 다양한 플라스틱 레이저 용접 공정 유형이 있습니다. 그러나 속도는 공정, 플라스틱, 레이저 용접 기계에 따라 달라집니다.
마찰 용접은 용접을 위해 열을 직접 가할 필요가 없습니다. 따라서 직접 열 가열이 필요하지 않은 플라스틱 결합에 일반적인 공정입니다. 이 공정은 마찰 원리를 사용하여 플라스틱 소재를 결합합니다.
두 플라스틱 소재를 서로 움직이거나 회전시키며 외부 압력을 가하는 것을 포함합니다. 움직임이 마찰을 생성하여 열을 발생시키고 플라스틱을 녹입니다. 녹은 후 두 플라스틱 소재에 균일하게 증가하는 압력을 가해 영구 조인트가 형성될 때까지 진행합니다. 마찰 용접에는 두 가지 유형이 있습니다:
절차는 위 절차를 따릅니다. 그러나 열 생성을 담당하는 움직임은 밴드 브레이크에 연결된 로터에서 나옵니다. 생성된 열이 플라스틱 온도 한계보다 높으면 압력이 증가하는 동안 밴드 브레이크가 로터를 멈추고 용접이 발생합니다.
연속 유도 마찰 용접과 유사합니다. 그러나 엔진 플라이휠과 샤프트 플라이휠이 밴드 브레이크를 대체합니다. 용접 시작 시 연결되어 있지만 마찰/속도가 한계에 도달하면 플라이휠이 분리됩니다. 샤프트 플라이휠의 낮은 관성 모멘트로 인해 멈춥니다. 용접 조인트가 형성될 때까지 지속적인 압력 적용이 계속됩니다.
고주파 용접은 전자기장(13~100MHz)을 사용하여 플라스틱 폴리머를 용접합니다. 이는 소재 내부에서 열을 생성합니다(직접 열 가열 불필요). 작업자는 용접이 형성될 때까지 플라스틱을 융합하기 위해 지속적으로 압력을 가하고, 열 제거로 용접 조인트를 냉각합니다.
이는 원래 소재와 비슷하거나 더 나은 특성을 가진 강한 용접 조인트를 생성합니다. HF 용접은 이종 플라스틱 소재에 가장 적합한 플라스틱 용접 공정입니다. 플라스틱 산업에서 유용하지만 소수 소재와만 호환됩니다. 일반적인 것은 폴리염화비닐, EVA, PET-G, 기타 PET 계열입니다.
진동 용접은 특정 주파수와 진폭으로 플라스틱 부품을 문지르는 것을 포함합니다. 이는 조인트 부분을 녹이고 용접 조인트를 생성하는 마찰열을 만듭니다. 진동 용접에는 두 가지 유형이 있습니다:
주어진 변위로 한 플라스틱 부품을 다른 부품에 상대적으로 이동시켜 생성된 마찰열을 사용하여 플라스틱 부품 조인트를 녹입니다. 진동이 멈춘 후 일정한 압력에서 공정이 계속되어 용접 조인트가 냉각될 때까지 진행됩니다.
플라스틱 부품 상단 부분을 모든 방향으로 연속적인 원운동으로 진동시키는 것을 포함합니다. 이는 플라스틱 부품을 녹이는 열을 생성합니다. 용접 조인트가 고화될 수 있도록 녹는점에 도달하면 진동이 멈춥니다.
판을 가열하고 두 열가소성 수지의 결합 표면을 녹이는 데 사용하는 것을 포함합니다. 두 절반이 녹으면 함께 결합되고 분자적, 영구적, 기밀한 결합이 형성될 수 있도록 미리 정해진 기간 동안 방치됩니다.
열판 용접은 극도의 정밀도와 제어가 필요합니다. 모든 열가소성 소재에 적합하지만 부드럽고 반결정성 열가소성 수지(예: PP, PE)에 더 적용 가능합니다.
열풍 용접은 열가소성 제작에 사용되며 증기나 공기 흐름을 불어 플라스틱 용접봉과 폴리머를 가열하는 휴대용 용접 건을 포함합니다. 플라스틱 소재는 녹는점 이상으로 가열되면 부드러워져 용접 조인트를 형성합니다. 이는 식어서 고체 용접 조인트를 형성합니다.
열풍 용접 공정은 유사한 플라스틱 폴리머로 만든 저장 용기, 배관, 열교환기, 물탱크 등의 제작에 적용됩니다.
스핀 용접 또는 회전 마찰 용접은 회전 대칭 결합 표면을 가진 열가소성 부품 용접에 사용되는 공정입니다. 한 쪽이 고정된 상태에서 압력 하에 단방향 원운동으로 부품을 서로 문지르는 것을 포함합니다. 이는 플라스틱을 녹이고 결합하는 마찰열을 생성합니다. 용접 조인트는 냉각 후 고화됩니다.
제조용 플라스틱 용접기는 여러 이점이 있어 여러 산업과 신속 시제품 제작에 적용됩니다. 몇 가지 이점은 다음과 같습니다:
패스너, 용제, 접착제 같은 추가 소모품이 필요 없습니다. 따라서 추가 소모품으로 인한 복잡성, 위험, 비용이 감소합니다.
이 공정은 모든 모양의 부품에 적합합니다. 다양한 용접 기술 개발로 복잡한 모양 작업이 가능해졌습니다. 따라서 곡선이나 불규칙한 모양의 부품도 쉽게 용접할 수 있습니다.
플라스틱용 일부 용접 기술은 흄을 발생시키지 않습니다(예: 진동 기반 용접). 따라서 보호 장비와 환기를 돕는 인프라에 대한 필요성이 최소화됩니다.
이 기술은 소모품에 대한 낮은 필요성과 낮은 사이클 타임을 요구합니다. 따라서 리베팅 같은 다른 결합 방법보다 더 효과적입니다.
모든 크기나 치수의 부품에 적합합니다. 이는 다른 결합 방법과 다릅니다. 예를 들어 리베팅은 리벳에 따라 부품이 최소 크기를 가져야 합니다. 그래서 플라스틱 부품 용접을 위한 모든 기술 중 가장 적합한 것을 찾는 것만 필요합니다.
플라스틱 용접은 많은 소모품을 필요로 하지 않습니다. 결과적으로 기계적 패스너와 리벳을 사용하는 다른 방법과 달리 최종 용접 제품의 무게가 감소합니다.
용접 조인트는 접착제나 다른 플라스틱 결합 메커니즘과 달리 영구적입니다. 따라서 내부 구성요소가 손상되지 않기를 원할 때 합리적인 선택입니다.
플라스틱 용접은 여러 산업에 적용됩니다. 아래는 일부 플라스틱 용접 부품과 적용 산업입니다.
항공우주 플라스틱은 속성을 손상시키지 않으면서 정확한 영구 용접이 필요합니다. 따라서 인테리어 패널, 보관 탱크, 트레이 같은 플라스틱 용접 부품 제작에 적합합니다.
가스켓, PVC 펜싱, 탱크, 물 & 미스팅 라인 같은 플라스틱 용접 부품이 농업에 널리 적용됩니다.
자동차는 그릴, 라디에이터, 배터리 케이스, 휠 웰 라이너, 범퍼 등을 만들기 위해 플라스틱을 결합하는 데 플라스틱 용접을 사용합니다.
이 공정은 보트, 밸러스트 탱크, 어류 보관 웰, 물 보관 탱크, 해양 환경에서 사용되는 기타 플라스틱 용접 부품 제작에도 적용됩니다. 해양 환경은 내식성 등 특성으로 플라스틱을 사용합니다. 그러나 플라스틱 용접 부품은 조립되고 용접될 수 있습니다.
플라스틱 용접은 배관에서 매우 일반적이며 DWV 파이프, 배수구, 수도꼭지 등에 적용됩니다. 이러한 부품은 단독으로 생산되어 조립이 필요합니다. 다른 플라스틱 결합 공정과 달리 용접은 영구적이어서 선택의 강한 요인이 됩니다.
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왜 플라스틱이 그렇게 널리 사용되나요?
플라스틱은 금속에 비해 쉽게 구할 수 있고 저렴하기 때문에 광범위한 산업적 응용을 가집니다. 그 외에도 성형과 가공이 쉽습니다. 재활용과 수리도 가능합니다. 따라서 유리 같은 소재와 달리 플라스틱이 갈라져도 큰 문제가 없습니다.
이종 플라스틱을 함께 용접할 수 있나요?
네, 이종 플라스틱을 함께 용접할 수 있습니다. 하지만 유사 플라스틱 소재에 비해 결합이 강하지 않습니다.
유사 소재가 가장 강한 결합을 가지며, 그 다음이 유사 특성의 이종 플라스틱, 그 다음이 다른 특성의 이종 소재입니다.
용접이 강한가요?
한편 열가소성 용접 조인트는 특히 유사 소재 결합 시 매우 강합니다. 이는 용접 조인트가 모재 플라스틱과 같은 특성을 가지기 때문입니다. 다른 한편 이종 플라스틱 부품의 용접 조인트는 강하지 않습니다.
복합재료
열경화성 성형 분야에서 단일 솔루션이 모든 니즈에 부합하는 경우는 드뭅니다. 벌크 몰딩 컴파운드(BMC)는 제조업체가 최종 제품의 정확한 요구사항을 충족하도록 소재를 엔지니어링할 수 있게 하는 탁월한 유연성을 제공합니다. Mar-Bal은 고객과 협력해 턴키 BMC 배합을 개발하며, 초저수축과 색상 안정성부터 내식성과 전기 절연에 이르는 특성을 제공합니다. 커스터마이징 프로세스 단순한 레시피와 달리 BMC 커스터마이징은 화학 공학에 버금가는 정교하고 종종 독점적인 분야입니다. 각 응용 분야는 고유한 제약을 도입하며, 최종 부품이 충족
Texas Instruments(TI)가 처음으로 자동차용 시스템온칩(SoC)에 전용 AI 가속기를 내장하여, 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)에서 딥러닝 역량의 급속한 통합을 강조했습니다. 새로운 블록은 TI의 최신 C7x 디지털 신호 프로세서(DSP) IP와 독자적인 행렬 곱셈 가속기를 결합합니다. 최초의 Jacinto 7 SoC 중 하나인 TDA4VM은 센서 전처리와 데이터 분석을 융합하여 800만 화소 전방 카메라 입력을 관리하거나, 대안적으로 레이더, 라이다, 초음파 피드와 동시에 작동하는 4~6개의 300만 화소 카메라
