Tipični načini spajanja plastičnih delov vključujejo vijačne povezave, zaskočne spoje, stiskalne spoje, lepljenje z lepilom in varjenje. Varjenje je učinkovita metoda za trajno spajanje plastičnih delov. Obstajajo različni postopki varjenja plastike, vključno z ultrazvočnim varjenjem, varjenjem z vibracijskim trenjem, laserskim varjenjem, varjenjem z vročo ploščo in infrardečim varjenjem.
Vibracijsko torno varjenje se običajno uporablja za varjenje velikih delov. Za manjše dele se lahko uporablja za varjenje več delov (2-4 kosov) hkrati, s čimer dosežemo bolj ekonomičen in hitrejši postopek. Najpomembnejši procesni parametri za vibracijsko torno varjenje so frekvenca, amplituda, tlak, čas in globina zvara. Optimizacija teh parametrov lahko doseže zelo visoko trdnost zvara. Vendar je nastavitev varilnih parametrov odvisna od vrste materiala, geometrije in zahtev glede čistoče.
Procesni parametri stroja za varjenje s trenjem
1. Pogostost
Aparati za torno varjenje z vibracijami imajo dve delovni frekvenci: visoko-vibracijski način (200-240Hz) in nizkofrekvenčni način (80–120Hz). Izbira frekvence je odvisna od teže in višine zgornjega kalupa. Frekvenca nima pomembnega vpliva na kakovost zvara.
2. Amplituda
Za visoko{0}}načine delovanja (npr. 240 Hz) je izhodna amplituda (od -do-vrha) 0,5-1,8 mm. Za nizko{15}}frekvenčne načine delovanja (npr. 100 Hz) je izhodna amplituda 2–4 mm (glejte sliko 1). Na splošno se visokofrekvenčne vibracije uporabljajo, ko je razmik med deli omejen na manj kot 1,5 mm. Večja amplituda povzroči krajši čas varjenja, vendar se poslabša čistoča.
3. Varilni tlak
Nastavljivo območje je široko, od 0,5 do 20 MPa. Običajno uporabljeno območje je 0,5-2,0 MPa. Višji tlak lahko skrajša čas varjenja. Treba je omeniti, da lahko prekomerni tlak zvara povzroči, da velika količina taline odteče iz območja zvara, pri čemer se poveže s hladno plastiko pod plastjo taline in tvori hladen zvar, kar znatno zmanjša trdnost zvara.
Na splošno trdnost zvara ni zelo občutljiva na frekvenco in amplitudo vibracij. Za materiale, ki vsebujejo steklena vlakna, je treba tok taline čim bolj omejiti ali čim bolj zmanjšati. Bočni tok taline lahko spremeni orientacijo steklenih vlaken in zmanjša trdnost zvara. Visoko{3}}viskozni materiali lahko prenesejo višji varilni tlak. Vendar pa višji tlak poveča količino prahu v prvi stopnji (stopnja-trenja v trdnem stanju).
4. Čas varjenja
Vibracijsko torno varjenje ima dva načina nadzora: nadzor časa in nadzor globine. Na splošno se bolj pogosto uporablja nadzor globine zvara.
5. Globina zvara
Najpomembnejši dejavnik, ki določa trdnost vara, je globina vara. Ko globina zvara preseže kritični prag in doseže najmanjšo globino tretje stopnje (faza stacionarnega-stanja toka), trdnost zvara doseže trdnost osnovnega materiala. Ko je globina zvara manjša od tega kritičnega praga, se trdnost zvara zmanjša. Ko je globina zvara večja od tega kritičnega praga, varjenje med isto vrsto plastike ne poveča trdnosti zvara. Vendar lahko varjenje med različnimi plastičnimi masami poveča trdnost zvara.
Dokler je ta kritični prag dosežen, je trdnost zvara neobčutljiva na frekvenco in amplitudo varjenja. Pri stalnem pragu (nad kritičnim pragom) povečan tlak zmanjša trdnost zvara.
Zgornji predlogi lahko služijo kot izhodišče za nastavitve parametrov. Natančne nastavitve parametrov so povezane tudi z vrsto materiala, geometrijo, zahtevami glede trdnosti, zahtevami glede tesnjenja in zahtevami glede čistoče.
Tukaj so tipične nastavitve parametrov:
Varilni tlak: 1,4 MPa (200 psi)
Frekvenca: 240 Hz
Amplituda: 1,8 mm
Globina zvara: 1,5 mm
Čas: 3,5 s
Čas zadrževanja: 0,5-kratnik časa varjenja
