플라스틱은 경량성, 우수한 내충격성, 우수한 투명성, 우수한 절연성, 우수한 성형성, 우수한 착색성, 낮은 가공 비용 등 다양한 장점으로 인해 의료기기, 자동차, 생활용품에 널리 사용되고 있습니다. 초기 인류가 나뭇가지에 창을 부착하려고 시도한 이래로 조립은 인간 노력의 중요한 영역이었으며 플라스틱 부품의 최종 성능은 창과 창 사이의 연결 방법에 크게 좌우됩니다. 과학자와 관련 엔지니어들은 장기간의 연구와 실습을 통해 다양한 플라스틱 연결 방법을 개발했습니다.-
이 기사에서는 플라스틱 연결 방법을 선택할 때 관련 분야의 설계자에게 참고 자료를 제공하기 위해 이러한 플라스틱 연결 기술에 대해 간략하게 소개합니다.
1. 접착제 접착
접착접착이란 동종 또는 이종 물체의 표면을 접착제를 사용하여 함께 접합하는 기술을 말합니다. 접착제는 계면 접착 및 응집력을 통해 두 개 이상의 부품이나 재료를 함께 결합할 수 있는 천연 또는 합성, 유기 또는 무기 물질입니다. 이들을 총칭하여 접착제, 결합제라고 부르며, 일반적으로 글루(glue)라고 약칭합니다. 간단히 말해서, 접착제는 접착을 통해 재료를 서로 묶는 물질입니다.
2. 용매 결합
이는 용제가 플라스틱 표면을 용해시켜 재료를 혼합시키는 과정을 말합니다. 용매가 증발하면 조인트가 형성됩니다.
3. 패스너 접착
패스너 접착이란 프레스-압입 패스너, 셀프 태핑 나사, 볼트 등 패스너를 사용하여 플라스틱 부품을 연결하는 것을 의미합니다. 압입- 패스너는 일반적으로 생크의 돌출부와 플라스틱 구멍 사이에 억지끼워맞춤을 생성하여 플라스틱 부품을 연결합니다. 셀프 태핑 나사는 셀프 태핑 나사산을 활용하여-구멍을 뚫지 않고 연결합니다.
4. 힌지 본딩
플라스틱 경첩은 단일-통합 힌지, 2개-통합 힌지, 다중-조합 힌지의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 단일-피스 일체형 힌지는 추가 구성 요소 없이 두 부품을 단일 장치로 성형하여 형성됩니다. 2-피스 일체형 힌지는 두 개의 개별 플라스틱 부품을 성형한 후 함께 조립하여 만듭니다. 다중-피스 조합 힌지는 두 개의 개별 플라스틱 부품을 제조하는 것 외에도 막대 또는 금속 힌지 부품과 같은 추가 구성 요소가 필요합니다. 반복 가능한 개폐가 가능하다는 장점이 있으며 통합 경첩은 일반적으로 상자 내부 또는 내부 근처에 설계되어 부품의 전체 크기가 줄어듭니다. 단점은 성형, 일반적으로 복잡한 금형에 대한 고정밀 요구 사항과 이동식 힌지의 합리적인 설계에 대한 광범위한 개발 경험이 필요하다는 점입니다.
5. 인서트 몰딩
인서트 성형은 미리 준비된{0}}다른 재료의 인서트를 사출 금형에 삽입한 후 수지를 주입하는 성형 공정을 의미합니다. 용융된 재료는 인서트와 결합하고 응고되어 일체형-제품을 만듭니다. 스레드 인서트는 플라스틱 부품에 스레드를 생성하는 기본 방법으로, 셀프 태핑 스레드보다 더 나은 연결 강도를 제공합니다.- 인서트는 금속에만 국한되지 않습니다. 천, 종이, 철사, 플라스틱, 유리, 목재, 코일, 전기 부품 등으로 만들 수도 있습니다. 인서트 몰딩은 수지의 절연성과 금속의 전도성을 결합하여 전기제품의 기본 기능을 충족하는 성형품을 만드는 공법입니다. 인-금형 장식(IMD)은 국제적으로 인기 있는 표면 장식 기술입니다. 가전제품, 자동차 대시보드, 에어컨 패널, 휴대폰 케이스/렌즈, 세탁기, 냉장고 등의 장식 및 기능 제어 패널에 널리 사용됩니다. IMD에서는 미리 인쇄된 장식 시트를-사출 금형에 넣은 다음 시트 뒷면에 수지를 주입하여 수지가 시트와 접착되어 경화되도록 합니다.
인서트 성형의 주요 장점은 수지의 성형 용이성 및 유연성과 금속의 강성, 강도 및 내열성이 결합되어 복잡하고 복잡한 일체형 금속{0}}플라스틱 제품을 견고하게 만들 수 있다는 것입니다.
6. 다중-부품 성형
2색-색상 사출 성형이라고도 하는 다중{0}}부품 성형은 두 가지 색상의 플라스틱을 동일한 금형에 사출하는 성형 방법을 의미합니다. 이는 성형 부품에 두 가지 다른 색상을 허용하고 규칙적인 패턴이나 불규칙한 구름-같은 디자인을 생성할 수 있어 부품의 실용성과 심미성을 모두 향상시킵니다.
아래 다이어그램은 두 가지 색상의 사출 성형 원리를 보여줍니다.- 이는 표준 사출 성형 배럴과 구조 및 작동이 동일한 두 개의 배럴을 사용합니다. 각 배럴에는 노즐에 연결되는 자체 채널이 있으며 온/오프 밸브가 노즐 채널에 설치됩니다. 성형하는 동안 용융된 재료가 배럴에서 가소화된 후 온/오프 밸브는 용융된 재료가 노즐에 들어가는 순서와 재료가 금형 캐비티에 주입되기 전에 배출되는 재료의 비율을 제어합니다. 그 결과 다양한 색상 혼합 효과를 지닌 다양한 플라스틱 제품이 탄생합니다.
7. 성형 스레드 연결
성형 스레드 연결은 사출 금형 설계를 통해 플라스틱 부품에 스레드를 직접 성형하여 동일한 치형, 공칭 직경 및 기타 매개변수를 갖는 다른 스레드와 연결하는 것을 의미합니다.
플라스틱 제품의 나사산은 외부 나사산과 내부 나사산으로 구분됩니다. 외부 스레드는 일반적으로 슬라이더를 사용하여 탈형되고 내부 스레드는 스레드 연결 방법을 사용하여 탈형됩니다. 수나사는 구조가 단순하지만 성형 후 플라스틱 제품에 파팅라인이 남게 됩니다. 파팅라인이 뚜렷하면 제품의 외관과 실의 핏에 영향을 미칩니다. 기울어진 가이드 포스트가 미끄러져 열린 후 이젝터 핀이 제품을 밀어내는 원리입니다. 내부 스레드 몰드는 다음과 같이 더 나눌 수 있습니다. 1. 강제 언스레딩 구조(비-회전). 2. 비-강제 언스레딩(회전). 현재 병뚜껑 제조에는 성형사를 주로 사용하고 있습니다.
8. 태핑 나사 연결
플라스틱 태핑 스레드 연결은 플라스틱 부품에 구멍을 뚫은 다음 태핑하여 스레드를 형성한 다음 다른 부품과 연결하는 데 사용됩니다. 이 방법은 금속 부품에 사용되는 방법과 유사합니다.
장점은 다음과 같습니다. 이 프로세스에는 플라스틱 부품의 모양에 대한 요구 사항이 없으며 정밀 기계 도구를 사용하여 정확한 위치 지정 구멍을 얻을 수 있습니다.
9. 압력 맞춤
강제 끼워맞춤, 억지 끼워 맞춤, 수축 끼워 맞춤이라고도 알려진 압력 끼워 맞춤은 특정 압력 하에서 샤프트와 구멍을 억지 끼워 맞춤 관계로 조립하는 작업을 포함합니다. 또는 구멍을 가열하여 구멍을 넓힐 수도 있고 냉각하여 샤프트를 줄일 수도 있습니다. 조립 후 두 부품은 동일한 온도로 돌아가서 억지끼워맞춤이 발생합니다. 연결된 플라스틱 부품의 구멍과 샤프트의 탄성 변형을 활용하여 조립 후 특정 토크 또는 축력을 전달합니다.. 10. 스냅-맞춤 연결
스냅-맞춤 연결은 한 부품을 다른 부품에 연동하거나 잠그는 데 사용되는 메커니즘으로, 일반적으로 플라스틱 부품을 연결하는 데 사용됩니다. 재질은 일반적으로 유연한 플라스틱입니다. 스냅-맞춤 연결의 가장 큰 장점은 설치 및 분해가 용이하여 도구를 사용하지 않고도 제거가 가능하다는 것입니다.-
일반적으로 스냅{0}}핏은 위치 지정 요소와 패스너로 구성됩니다. 포지셔닝 요소는 스냅-맞춤을 설치 위치에 부드럽고 정확하며 빠르게 안내합니다. 패스너는 스냅-핏을 베이스에 고정하고 사용 중에 떨어지는 것을 방지합니다. 용도와 요구 사항에 따라 패스너는 분리 가능한 패스너와-비분리 가능한 패스너로 구분됩니다. 탈착식 패스너는 일반적으로 특정 분리력에 따라 스냅핏이 분리되어 두 개의 연결 부품이 분리되도록 설계됩니다. 이러한 스냅핏은 자주 분해해야 하는 두 부품을 연결하는 데 자주 사용됩니다. 비-탈착식 패스너는 두 부품을 분리하기 위해 수동으로 기울임이 필요하며 주로 사용 중에 분해할 필요가 없는 부품을 연결하고 고정하는 데 사용됩니다.
11. 플라스틱 리벳팅
리벳팅은 특히 다양한 재료(예: 플라스틱 및 금속)로 만들어진 부품을 결합하는 데 사용되는 프로세스입니다. 한 부품에는 다른 부품의 구멍으로 확장되는 리벳이 있습니다. 그런 다음 리벳은 플라스틱의 차가운 흐름이나 용융에 의해 변형되어 두 부품을 기계적으로 고정하는 리벳 헤드를 형성합니다. 용접헤드의 디자인을 변경하여 다양한 리벳헤드 디자인을 얻을 수 있습니다.
냉간 리벳팅(Cold Riveting): 냉간 리벳팅에서는 리벳이 고압 하에서 변형됩니다. 차가운 흐름은 리벳 부분에 높은 응력을 생성하므로 연성이 좋은 플라스틱에만 적합합니다.
열간 리벳팅(Hot Riveting): 열간 리벳팅에서는 용접 헤드가 압축에 의해 가열되므로 리벳에 리벳 헤드를 형성하는 데 더 적은 압력이 필요하며 리벳 헤드에 잔류 응력이 덜 발생합니다. 유리- 충전 재료를 포함하여 냉간 리벳팅보다 훨씬 더 광범위한 열가소성 재료에 적용할 수 있습니다. 조인트의 품질은 공정 매개변수(온도, 압력, 시간)의 제어에 따라 달라집니다.
핫가스 리벳팅(Hot Gas Riveting): 핫가스 리벳팅에서는 과열된 공기 흐름에 의해 리벳이 가열되고, 열은 리벳 주변의 공기 파이프를 통해 전달됩니다. 그런 다음 독립 냉간 용접 헤드를 낮추어 리벳을 압축합니다.
초음파 리벳팅 용접: 초음파 리벳팅 용접에서는 용접 헤드에서 제공되는 초음파 에너지가 리벳을 녹입니다. 용접 헤드의 지속적인 압력 동안 용융된 리벳 재료는 용접 헤드 내부의 캐비티로 흘러 들어가 원하는 리벳 헤드 디자인을 형성합니다.
플라스틱 부품 용접 공정
용접 원리는 동일합니다. 먼저 용접할 두 플라스틱 부품의 결합 표면을 가열하여 녹입니다. 그런 다음 용접 표면의 결합 압력이 증가하고 용접 표면이 응고될 때까지 일정 시간 동안 압력이 유지되어 용접 성공을 나타냅니다.
12. 유도용접
이는 주로 -고전압 정류 기능을 갖춘 고주파 장비를 사용하여 고주파-전자관의 순간 진동을 통해 전자파 전류 전기장을 생성하는 것입니다. 가공된 PVC, TPU, EVA, PET 등 플라스틱 소재의 내부 분자는 전자파 전기장 내에서 분극 마찰과 열을 발생시킵니다. 이는 특정 압력과 결합되어 열-용접되는 플라스틱 제품에 대한 융합 효과를 얻습니다.
13. 회전용접
회전식 마찰 용접기는 일반적으로 두 개의 원형 열가소성 공작물을 용접하는 데 사용됩니다. 용접 중에 한 공작물은 베이스 금형에 고정되고 다른 공작물은 고정된 공작물의 표면에서 회전합니다. 두 공작물에 작용하는 압력으로 인해 공작물 사이의 마찰로 인해 발생하는 열이 접촉 표면을 녹여 단단하고 밀봉된 결합을 형성합니다. 위치결정 회전용접은 설정된 시간 동안 회전한 후 설정된 위치에서 순간적으로 정지하여 영구적인 융착을 일으키는 작업입니다.
14. 핫플레이트 용접
열판 용접에는 결합할 두 플라스틱 부품의 가장자리를 온도 조절 장치-로 제어되는 열판에 놓고 표면이 녹을 때까지 가열하는 과정이 포함됩니다. 그런 다음 약간의 압력을 사용하여 부드러워진 표면을 함께 눌러 연결합니다(그림 참조). 일반적으로 사용되는 또 다른 열판 열접착 공정은 접합할 두 부품을 적층하고 발열체를 사용하여 열접착판을 가열한 후 두 부품의 상부로 낮추고 열접착판에 압력을 가하는 공정입니다. 열접착판은 두 부품의 접촉면적을 녹인 후 굳혀서 결합하는 역할을 합니다. 이 공정은 주로 고분자 수지 필름 및 플라스틱 부품의 밀봉 및 접합에 사용됩니다.
15. 핫가스 용접
핫가스 용접에는 스폿 용접, 영구 핫가스 용접, 압출 용접의 세 가지 방법이 있습니다. 기본 원리는 동일합니다. 모터에서 생성된 공기는 전열선에서 생성된 열을 운반하여 흐르는 뜨거운 공기를 생성하여 용접봉으로 용접할 두 개의 플라스틱 부품을 용융 상태로 가열하여 서로 결합하고 용접 목적을 달성합니다. 스폿 용접은 영구 용접 전에 부품을 함께 고정하는 데 사용됩니다.
스폿 용접은 용접봉이 필요하지 않지만 스폿 용접 노즐이 필요한 임시 용접 공정입니다.
영구 용접은 용접되는 부품과 동일한 재질의 용접봉을 사용합니다. 용접 노즐은 V-홈과 용접봉이 용접하기에 충분할 정도로 부드러워질 때까지 용접 영역 위에서 팬 모양으로 빠르게 앞뒤로 움직입니다. 일반적으로 핫 롤러를 사용하여 함께 누릅니다. 압출 용접은 깔때기에서 과립 형태로 공급되거나 실린더의 용접봉으로 공급되는 필러 수지가 전기 모터로 구동되는 단일{4}}스크류 압출기에서 압출되는 공정을 의미합니다. 가열은 가열 코일이나 고온 가스를 사용하여 이루어지며, 접합 표면은 압출기에 연결된 고온 가스로 예열됩니다. 마지막으로 필러 수지와 가공물이 함께 녹아 단일 결합을 형성합니다.
16. 초음파 용접
초음파 용접은 초음파 발생기를 사용하여 50/60Hz 전류를 15, 20, 30 또는 40kHz 전기 에너지로 변환합니다. 이 고주파-주파수 전기 에너지는 변환기에 의해 동일한 주파수의 기계적 동작으로 다시 변환됩니다. 이 기계적인 움직임은 진폭 변환기를 통해 용접 헤드로 전달됩니다. 용접 헤드는 수신된 진동 에너지를 용접할 작업물의 접합부에 전달합니다. 이 영역에서는 진동 에너지가 마찰을 통해 열에너지로 변환되어 두 플라스틱의 접촉면이 빠르게 녹습니다. 압력을 받으면 서로 융합됩니다. 초음파가 멈춘 후 몇 초 동안 압력을 유지하여 응고되고 강한 분자 사슬을 형성하여 용접 목적을 달성합니다. 용접 강도는 원래 재료의 강도에 근접할 수 있습니다. 초음파는 단단한 열가소성 플라스틱을 용접하는 것뿐만 아니라 직물과 필름을 가공하는 데에도 사용할 수 있습니다.
초음파 용접 시스템의 주요 구성 요소에는 초음파 발생기, 변환기/증폭기/용접 헤드 어셈블리, 금형 및 프레임이 포함됩니다.
초음파 플라스틱 용접의 품질은 변환기/용접 헤드의 진폭, 적용된 압력 및 용접 시간의 세 가지 요소에 따라 달라집니다. 용접 시간과 용접 헤드 압력은 조정 가능하며 진폭은 변환기와 진폭 변환기에 의해 결정됩니다.
17. 진동용접
진동 용접에는 용접 시간, 유지 시간, 용접 압력, 진폭, 주파수 및 전압의 6가지 프로세스 매개변수가 포함됩니다.
진동용접은 선형진동용접, 트랙진동용접, 각도진동용접으로 구분된다.
선형 진동 마찰 용접은 두 공작물의 접촉면에서 발생하는 마찰열을 활용하여 플라스틱을 녹입니다. 열 에너지는 압력 하에서 특정 변위 또는 진폭으로 다른 표면에서 한 공작물의 왕복 운동에 의해 생성됩니다. 원하는 용접 정도에 도달하면 진동은 멈추지만 두 가공물에 압력이 계속 가해져 용접된 부분을 냉각 및 응고시켜 단단한 결합을 형성합니다.
궤도진동마찰용접은 마찰열에너지를 이용하는 공법이다. 궤도 진동 마찰 용접에서 상부 공작물은 고정 속도-로 궤도를 따라 모든 방향으로 원형으로 이동합니다. 이 움직임은 열에너지를 발생시켜 두 플라스틱 부품의 용접 부분이 녹는점에 도달하게 합니다. 플라스틱이 녹기 시작하면 움직임이 멈추고 두 가공물의 용접 부분이 굳어져 서로 단단히 결합됩니다. 작은 조임력으로 공작물의 변형이 최소화되며, 궤도 진동 마찰 용접을 사용하여 최대 직경 10인치의 공작물을 용접할 수 있습니다.
각도진동 용접에는 지지대를 중심으로 회전하는 공작물이 포함됩니다. 현재 시중에서 판매되는 각도 진동 용접기는 거의 없습니다.
18. 레이저 용접
레이저 용접은 레이저 빔에서 발생하는 열을 이용해 플라스틱의 접촉면을 녹여 열가소성 시트나 필름, 성형 부품을 서로 접착하는 기술입니다.
1970년대에 처음 등장했지만 가격이 비싸 진동 용접, 핫플레이트 용접 등 초기 플라스틱 접합 기술과 경쟁할 수 없었습니다. 그러나 1990년대 중반부터 레이저 용접에 필요한 장비 비용이 감소하면서 이 기술은 점차 널리 보급되기 시작했습니다.
레이저 용접은 접합되는 플라스틱 부품이 매우 정밀한 재료(예: 전자 부품)이거나 멸균 환경(예: 의료 기기 및 식품 포장)이 필요한 경우 특히 유용합니다. 레이저 용접은 속도가 빠르기 때문에 자동차 플라스틱 부품의 조립 라인 가공에 특히 적합합니다. 또한, 다른 용접 방법으로는 접합하기 어려운 복잡한 형상의 경우 레이저 용접을 고려할 수 있습니다.
레이저 용접의 장점은 주로 다음과 같습니다. 용접 장비가 접착되는 플라스틱 부품에 접촉할 필요가 없습니다. 그것은 빠르다; 장비의 자동화 수준이 높기 때문에 복잡한 플라스틱 부품을 가공하는 데 편리합니다. 버가 발생하지 않습니다. 용접이 강하다; 고정밀 용접이 가능합니다.- 진동-이 없는 기술입니다. 기밀 또는 진공-밀봉 구조를 생성할 수 있습니다. 열 손상과 열 변형을 최소화합니다. 다양한 조성이나 색상의 수지를 함께 접착할 수 있습니다.
19. 열선용접
저항 용접이라고도 알려진 열선 용접은 금속 와이어를 사용하여 두 개의 플라스틱 부품을 접착합니다.
플라스틱 부품 사이에 열이 전달되어 표면이 녹고 압력이 가해져 서로 결합됩니다.
접합할 부품의 한쪽 표면에 금속 와이어를 배치합니다. 전류가 와이어를 통과하면 저항에 의해 열이 발생하고 이 열은 플라스틱 부품으로 전달됩니다. 용접 후 와이어는 플라스틱 제품 내부에 남게 되며 접합부 너머로 연장된 부분은 절단됩니다. 홈이나 기타 위치 지정 구조는 일반적으로 와이어가 올바른 위치에 있는지 확인하기 위해 부품에 설계됩니다.
