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플라스틱 부품 제작이 처음인 사람들에게는 "용접"이라는 용어가 다소 생소할 수 있습니다. 일반적으로 용접이란 두 금속을 녹이고 융합시켜 접합하는 과정을 의미합니다. 그러나 용접에는 금속이든 플라스틱이든 두 개 이상의 부품을 열로 융합시키는 작업이 포함됩니다.
플라스틱 용접은 다양한 산업 분야에 적용되며 플라스틱 용접을 위한 다양한 기술이 존재합니다. 이 기사에서는 플라스틱 부품 용접, 일반 단계, 플라스틱 산업의 부품 제조에 사용되는 8가지 플라스틱 용접 기술에 대해 설명합니다.
플라스틱 용접은 두 개의 호환 가능한 열가소성 부품을 결합하기 위해 플라스틱 부품 제조에 적용할 수 있는 공정입니다. 여기에는 두 개의 열가소성 부품을 준비하고, 제안된 접합부에서 함께 압축하고, 여러 가지 가열 기술을 사용하여 가열하는 작업이 포함됩니다. 더욱이, 사용되는 가열 기술은 주로 플라스틱 재료에 따라 달라집니다. 예를 들어, 초음파 플라스틱 용접은 재료에서 위험한 연기를 방출하는 직접적인 가열을 포함하지 않기 때문에 PVC에 일반적으로 사용됩니다.
가열 및 냉각 중에 지속적으로 압력을 가하면 두 부분 사이에 분자 결합이 형성됩니다. 결과적으로, 플라스틱 용접 조인트는 접착제 및 리벳팅과 같은 다른 플라스틱 접합 공정과 달리 강력합니다. 플라스틱 용접은 의학, 전자, 건축 등에서 널리 사용되는 기술입니다.
자세히 알아보기:리벳팅과 용접의 차이점을 알아보세요.
사출 성형이나 기타 공정으로 만든 두 개의 반제품 플라스틱 수지를 용접하는 것은 어려울 수 있습니다. 따라서 이 섹션에서는 용접 기술에 관계없이 플라스틱을 용접하는 방법에 대한 단계를 보여줍니다.
가장 먼저 할 일은 작업 공간을 설정하는 것입니다. 대부분의 난방 기술은 위험한 연기를 방출하므로 작업장은 적절한 환기가 필요합니다. 그 외에도 작업자는 보호 장비를 착용해야 합니다.
높은 용접 조인트를 보장하려면 열가소성 수지를 청소하십시오. 비누와 따뜻한 물로 씻은 다음 깨끗하고 보푸라기가 없는 천으로 플라스틱을 말리면 청소가 가능합니다. 또한 메틸에틸케톤(MEK), 80 프릿 사포, 페인트 스크레이퍼 등의 액체 용제를 사용하여 얼룩을 제거하는 것이 좋습니다.
두 개의 플라스틱 조각을 고정하고 테이프로 고정하여 원하는 접합부를 형성하고 고정합니다. 또한 플라스틱 조각을 작업대에 놓고 C-클램프를 사용하여 고정합니다. 플라스틱 접합 스타일은 용접 기술에 따라 다릅니다. 예를 들어 초음파 용접은 랩 조인트에만 적합합니다.
매끄러움과 같은 문제를 해결하기 위해 냉각하기 전에 용접을 수정하십시오. 용접된 플라스틱을 약 5분 동안 식히거나 실온에 도달하도록 하십시오. 또한 냉각 후 용접 조인트를 샌딩하거나 다른 표면 처리 공정을 사용하여 매끄럽게 만듭니다.
플라스틱 산업에는 다양한 가열 공정을 기반으로 하는 다양한 플라스틱 용접 기술이 있습니다. 다음은 부품 제조에 일반적으로 사용되는 8가지 기술입니다.
초음파 플라스틱 용접은 고주파수(15kHz~40kHz)와 낮은 진폭의 기계적 진동을 사용하여 두 개의 플라스틱 폴리머를 결합합니다. 기계적 진동은 마찰열을 발생시켜 플라스틱 폴리머를 녹입니다. 기계적 진동으로 인해 플라스틱 폴리머 사이에 분자 결합이 형성됩니다. 따라서 초음파 플라스틱 용접 조인트는 견고하고 품질이 가장 좋습니다.
레이저 용접은 레이저 빔을 사용하여 플라스틱을 녹이는 플라스틱 용접 공정입니다. 그러나 열은 플라스틱의 증발 온도 이하로 유지됩니다. 그런 다음 해동 시 압력을 가하고 냉각을 통해 용접 접합부를 강화합니다.
레이저 용접은 빠르고 다양한 방식으로 진행됩니다. 따라서 플라스틱 레이저 용접 공정에는 하이브리드, 동시, 윤곽 및 단일 패스 등 다양한 유형이 있습니다. 그러나 속도는 공정, 플라스틱, 레이저 용접 기계에 따라 다릅니다.
마찰 용접은 용접을 위해 열을 직접 가할 필요가 없습니다. 따라서 직접적인 열 적용이 필요하지 않은 플라스틱 접합을 위한 일반적인 공정입니다. 이 공정은 마찰 원리를 사용하여 플라스틱 재료를 서로 결합합니다.
두 플라스틱 재료를 서로 반대 방향으로 움직이거나 회전시켜 외부 압력을 가하는 작업이 포함됩니다. 움직임으로 인해 마찰이 발생하여 플라스틱을 녹이는 열이 발생합니다. 용융 후 영구 접합이 형성될 때까지 두 플라스틱 재료에 균일하게 증가하는 압력이 가해집니다. 마찰 용접에는 두 가지 유형이 있습니다:
절차는 위의 절차를 따릅니다. 그러나 열을 발생시키는 움직임은 밴드 브레이크에 연결된 로터에서 발생합니다. 발생된 열이 플라스틱 온도 제한보다 높을 때 밴드 브레이크는 용접이 발생할 때까지 압력이 증가함에 따라 로터를 정지시킵니다.
연속 유도 마찰 용접과 유사합니다. 그러나 엔진 플라이휠과 샤프트 플라이휠이 밴드 브레이크를 대체합니다. 용접 초기에는 연결되어 있지만 마찰/속도가 한계에 도달하면 플라이휠이 분리됩니다. 샤프트 플라이휠의 낮은 관성 모멘트로 인해 정지됩니다. 용접 조인트가 형성될 때까지 지속적인 압력이 가해집니다.
고주파 용접에는 전자기장(13~100MHz)을 사용하여 플라스틱 폴리머를 용접하는 작업이 포함됩니다. 이는 재료 내부에 열을 발생시킵니다(직접 열을 가할 필요는 없습니다). 작업자는 용접이 형성될 때까지 플라스틱을 융합하기 위해 지속적으로 압력을 가하고, 용접된 접합부를 냉각시키기 위해 열 제거가 발생합니다.
이는 원래 재료와 유사하거나 훨씬 더 나은 특성을 갖는 강력한 용접 조인트를 생성합니다. HF 용접은 서로 다른 플라스틱 재료에 가장 적합한 플라스틱 용접 공정입니다. 플라스틱 산업에서는 유용하지만 일부 재료에만 사용할 수 있습니다. 일반적인 것들은 폴리염화비닐, EVA, PET-G 및 기타 PET 제품군입니다.
진동 용접에는 특정 주파수와 진폭으로 플라스틱 부품을 문지르는 작업이 포함됩니다. 이는 접합 부분을 녹이고 용접 접합을 생성하는 마찰열의 발생으로 이어집니다. 진동 용접에는 두 가지 유형이 있습니다:
이는 플라스틱 부품의 접합부를 녹이기 위해 주어진 변위에서 하나의 플라스틱 부품을 다른 플라스틱 부품에 대해 상대적으로 움직일 때 발생하는 마찰열을 사용합니다. 진동이 멈춘 후에도 용접 접합부가 냉각될 때까지 일정한 압력에서 공정이 계속됩니다.
여기에는 플라스틱 부품의 상부 부분을 모든 방향으로 연속적인 원 운동으로 진동시키는 작업이 포함됩니다. 이는 플라스틱 부품을 녹이는 열을 발생시킵니다. 진동이 녹는점에 도달하는 것을 멈추고 용접 조인트가 응고될 수 있습니다.
이는 판을 가열하고 이를 사용하여 두 열가소성 수지의 결합 표면을 녹이는 과정을 포함합니다. 두 개의 반쪽을 녹인 후 함께 모아서 미리 정해진 기간 동안 방치하여 분자, 영구 및 밀봉 결합이 형성될 수 있도록 합니다.
열판 용접에는 극도의 정밀도와 제어가 필요합니다. 모든 열가소성 소재에 적합하지만 연질 및 반결정성 열가소성 소재(예:PP 및 PE)에 더 적합합니다.
핫가스 용접은 열가소성 수지 제조에 사용되며 플라스틱 용접봉과 폴리머를 가열하기 위해 가스나 공기 증기를 불어넣는 휴대용 용접건을 사용하는 작업이 포함됩니다. 플라스틱 재료는 융점 이상으로 가열되면 부드러워져 용접 조인트를 형성합니다. 그런 다음 냉각되어 견고한 용접 조인트를 형성합니다.
고온가스 용접 공정은 유사한 플라스틱 폴리머로 만든 격납 용기, 배관, 열 교환기, 물 탱크 등을 제작하는 데 적용할 수 있습니다.
스핀 용접 또는 회전 마찰 용접은 회전 대칭 접합 표면이 있는 열가소성 부품을 용접하는 데 사용되는 공정입니다. 여기에는 단방향 원 운동으로 압력을 가하여 부품(고정 부품 중 하나)을 함께 문지르는 작업이 포함됩니다. 이는 플라스틱을 녹이고 접착시키는 마찰열을 발생시킵니다. 용접된 접합부는 냉각 후 굳어집니다.
제조용 플라스틱 용접기는 많은 이점을 가지므로 여러 산업 및 신속한 프로토타입 제작에 적용됩니다. 다음은 몇 가지 이점입니다:
패스너, 용제, 접착제 등 추가 소모품이 필요하지 않습니다. 따라서 추가 소모품으로 인해 발생하는 합병증, 위험 및 비용이 감소합니다.
이 공정은 모든 형태의 부품에 적합합니다. 다양한 용접 기술의 발전으로 복잡한 형태의 작업도 가능해졌습니다. 따라서 곡선이나 불규칙한 모양의 부품을 쉽게 용접할 수 있습니다.
플라스틱에 사용되는 일부 용접 기술(예:진동 기반 용접)에서는 퓨즈가 생성되지 않습니다. 따라서 보호 장비와 환기를 돕는 인프라의 필요성은 최소화됩니다.
이 기술은 소모품의 필요성이 낮고 사이클 시간이 짧아야 합니다. 따라서 리베팅 등 다른 접합방법보다 효과적입니다.
모든 크기나 치수의 부품에 적합합니다. 이는 다른 결합 방법과 다릅니다. 예를 들어 리벳팅에서는 리벳에 따라 부품의 최소 크기가 필요합니다. 따라서 필요한 것은 플라스틱 부품을 용접하는 모든 기술 중에서 가장 적합한 기술을 찾는 것뿐입니다.
용접 플라스틱에는 많은 소모품이 필요하지 않습니다. 결과적으로 전체 중량에 영향을 미치는 기계식 패스너와 리벳을 사용하는 다른 방법과 달리 최종 용접 제품의 중량이 줄어듭니다.
용접 조인트는 접착제나 기타 플라스틱 결합 메커니즘과 달리 영구적입니다. 따라서 내부 구성 요소가 손상되는 것을 원하지 않을 때 합리적인 선택입니다.
플라스틱 용접은 여러 산업 분야에 적용 가능합니다. 다음은 일부 플라스틱 용접 부품과 해당 부품이 적용되는 산업입니다.
항공우주 플라스틱에는 특성을 손상시키지 않으면서 정확한 영구 용접이 필요합니다. 따라서 이 공정은 내부 패널, 저장 탱크, 트레이 등 플라스틱 용접 부품을 만드는 데 적합합니다.
개스킷, PVC 울타리, 탱크, 물 및 연무 라인과 같은 플라스틱 용접 부품은 농업 분야에서 폭넓게 응용됩니다.
자동차에서는 그릴, 라디에이터, 배터리 케이스, 휠 웰 라이너, 범퍼 등을 만들기 위해 플라스틱을 접합할 때 플라스틱 용접을 사용합니다.
이 공정은 보트, 밸러스트 탱크, 어류 우물, 물 저장 탱크 및 해양 환경에서 사용되는 기타 플라스틱 용접 부품을 만드는 데에도 적용할 수 있습니다. 해양 환경에서는 내식성 및 기타 특성 때문에 플라스틱을 사용합니다. 그러나 플라스틱 용접 부품은 함께 조립 및 용접될 수 있습니다.
플라스틱 용접은 DWV 파이프, 배수구, 수도꼭지 등을 만드는 데 적용할 수 있는 배관 분야에서 매우 일반적입니다. 이러한 부품은 단독으로 생산되며 조립이 필요합니다. 다른 플라스틱 접합 공정과 달리 용접은 영구적이므로 선택에 있어서 중요한 요소입니다.
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플라스틱이 왜 그렇게 널리 사용됩니까?
플라스틱은 금속에 비해 쉽게 구할 수 있고 가격도 저렴하기 때문에 산업적으로 폭넓게 응용됩니다. 그 외에도 성형 및 기계 가공이 쉽습니다. 또한 재활용 및 수리가 가능합니다. 따라서 플라스틱은 유리 등의 재질과 달리 깨져도 큰 문제가 되지 않습니다.
이종 플라스틱을 함께 용접할 수 있나요?
예, 서로 다른 플라스틱을 함께 용접하는 것이 가능합니다. 그러나 유사한 플라스틱 소재에 비해 접착력이 강하지 않습니다.
유사한 재료는 가장 강한 결합력을 가지며, 그 다음은 유사한 특성을 갖는 이종 플라스틱, 그리고 다른 특성을 갖는 이종 재료 순입니다.
용접부가 튼튼합니까?
한편, 열가소성 용접 조인트는 특히 유사한 재료와 결합할 때 매우 강력합니다. 이는 용접 조인트가 모체 플라스틱과 동일한 특성을 갖기 때문입니다. 반면, 서로 다른 플라스틱 부품의 용접 조인트는 강하지 않습니다.
복합재료
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