جوش مادون‌قرمز (Infrared Welding – IR Welding)

مبانی و نحوه‌ی عملکرد

در جوش مادون‌قرمز (IR Welding)، از تابش مادون‌قرمز برای گرم‌کردن سطوح دو قطعه پلاستیکی استفاده می‌شود؛ یعنی منبع حرارت، به قطعه دست نمی‌زند و فقط با نور (تابش) آن را گرم می‌کند.

منبع IR می‌تواند یک لامپ هالوژنی، المنت سرامیکی تابشی یا لیزر مادون‌قرمز باشد. این منبع، پرتوهای مادون‌قرمز را به سمت ناحیه‌ی اتصال می‌تاباند. سطح قطعات این انرژی را جذب می‌کند، دمایش بالا می‌رود و لایه‌ی نازکی از سطح دو قطعه ذوب می‌شود.

وقتی دمای مناسب برای ذوب به‌دست آمد، منبع IR کنار می‌رود و دو قطعه سریعاً به هم فشرده می‌شوند. در این مرحله، مذابِ دو سطح در هم مخلوط می‌شود و اتصال شکل می‌گیرد. بعد از آن، قطعات در حالی که هنوز تحت فشار هستند سرد می‌شوند و یک اتصال سفت، محکم و پایدار به وجود می‌آید.

مواد قابل جوش

بسیاری از ترموپلاستیک‌ها را می‌توان با روش IR جوش داد، از جمله:

• ABS

• پلی‌پروپیلن (PP)

• پلی‌اتیلن (PE)

• پلی‌آمید (نایلون)

• پلی‌کربنات (PC)

• انواع پلی‌استرها

چون در این روش حرارت غیرتماسی و قابل تنظیم است، مواد حساس به سوختن، تغییر رنگ یا آسیب حرارتی هم بهتر قابل‌جوش هستند.

برخلاف جوش لیزری که معمولاً نیاز به جاذب نوری یا رنگ‌دانه‌ی خاص دارد، در جوش IR می‌توان طیف وسیع‌تری از پلیمرها را بدون افزودنی‌های ویژه ذوب و جوش داد. این یک مزیت مهم برای کاربردهای صنعتی متنوع است.

مزایا و ویژگی‌های کلیدی

• غیرتماسی بودن (تمیز و بدون آلودگی):
  منبع IR با سطح قطعه تماس ندارد؛ بنابراین سایش ابزار، آلودگی، انتقال ذرات یا چسبیدن پلیمر به المنت اتفاق نمی‌افتد. این روش برای قطعاتی که تمیزی سطح مهم است (مثلاً قطعات پزشکی یا الکترونیکی) بسیار مناسب است.

• کنترل دقیق حرارت و توزیع یکنواخت:
  با تنظیم شدت تابش، فاصله‌ی منبع و زمان حرارت‌دهی می‌توان گرما را روی سطح به‌طور یکنواخت پخش کرد. این موضوع باعث می‌شود کیفیت جوش بالا و تکرارپذیری آن عالی باشد.

• سرعت مناسب برای قطعات متوسط تا بزرگ:
  زمان گرم‌کردن معمولاً کوتاه است و می‌توان در چرخه‌های تولید صنعتی از آن استفاده کرد؛ به‌خصوص برای قطعاتی که هات‌پلیت ممکن است پلیسه زیاد یا آلودگی ایجاد کند.

• مناسب برای سطوح پیچیده و منحنی:
  چون نیازی به تماس فیزیکی نیست، می‌توان سطوح پیچیده یا منحنی را هم به‌خوبی گرم و ذوب کرد؛ فقط کافی است تابش IR به درستی به آن ناحیه برسد.

کاربردهای صنعتی

از جوش مادون‌قرمز در کاربردهای مختلفی استفاده می‌شود، مانند:

• قطعات خودرو: محفظه‌های فیلتر، بخش‌هایی از سیستم تهویه، رگولاتورها و…

• لوازم خانگی: محفظه‌ها و بدنه‌های پلاستیکی مختلف

• تجهیزات پزشکی: قطعاتی که نیاز به اتصال تمیز و بدون آلودگی دارند

• فیلترها و محفظه‌های پیچیده

• محفظه‌های الکترونیکی و قطعات صنعتی بزرگ که در آن‌ها روش هات‌پلیت، پلیسه زیاد یا تغییر شکل نامطلوب ایجاد می‌کند

به‌طور کلی هر جایی که اتصال تمیز، بدون پلیسه، یکنواخت و قابل کنترل نیاز باشد، روش IR یک گزینه‌ی بسیار مناسب است.

محدودیت‌ها

• هزینه‌ی تجهیزات:
  دستگاه‌های جوش مادون‌قرمز نسبت به بسیاری از روش‌های ساده‌تر، گران‌تر هستند و سرمایه‌گذاری اولیه‌ی بیشتری می‌خواهند.

• نیاز به تنظیم دقیق:
  برای گرفتن نتیجه‌ی خوب، باید شدت تابش، فاصله‌ی منبع IR، زمان حرارت‌دهی و نحوه‌ی نگه‌داشتن قطعات دقیق تنظیم شود. هر خطای کوچک در تنظیمات می‌تواند باعث جوش ضعیف یا سوختگی سطح شود.

• محدودیت در قطعات خیلی کوچک یا فوق‌العاده ظریف:
  برای اتصالات بسیار ریز یا نقاطی که دقت در حد میکرون لازم است، جوش IR به‌اندازه‌ی جوش لیزری نقطه‌ای و دقیق نیست. بنابراین برای قطعات بسیار کوچک، لیزر گزینه‌ی مناسب‌تری است.

با وجود این محدودیت‌ها، جوش مادون‌قرمز به‌دلیل تمیز بودن، کنترل‌پذیری بالا و کیفیت عالی اتصال، یکی از روش‌های مهم و پرکاربرد در جوش پلاستیک به‌ویژه برای قطعات متوسط و بزرگ به‌شمار می‌آید.