جوش چرخشی (Spin Welding)

مبانی و نحوه‌ی عملکرد

در جوش چرخشی، دو قطعه پلاستیکی داریم که یکی می‌چرخد و دیگری ثابت است.
قطعه‌ی بالایی با سرعت زیاد حول محور خودش می‌چرخد و قطعه‌ی پایینی محکم در فیکسچر نگه داشته می‌شود. وقتی این دو سطح به هم فشار داده می‌شوند، اصطکاک بین آن‌ها بالا می‌رود و همین اصطکاک در محل تماس حرارت تولید می‌کند.

حرارت ایجادشده، لایه نازکی از سطح هر دو قطعه را ذوب می‌کند. در لحظه‌ای که مقدار ذوب کافی شد، چرخش متوقف می‌شود اما فشار محوری همچنان ادامه پیدا می‌کند تا مذاب دو قطعه در هم فرو برود و به‌هم قفل شود. بعد از سرد شدن مذاب، یک اتصال یکپارچه و محکم به‌وجود می‌آید.

این فرآیند خیلی سریع، قابل تکرار و قابل کنترل است؛ به همین دلیل در خطوط تولید انبوه صنعتی به‌طور گسترده استفاده می‌شود.

مواد قابل جوش

تقریباً تمام ترموپلاستیک‌های سخت و نیمه‌سخت را می‌توان با این روش جوش داد. از جمله:

• پلی‌پروپیلن (PP)

• پلی‌اتیلن (PE)

• ABS

• نایلون (PA)

• پلی‌کربنات (PC)

• انواع پلی‌استرها

مهم‌ترین شرط برای استفاده از جوش چرخشی این است که محل اتصال، شکل دایره‌ای داشته باشد تا دو قطعه بتوانند نسبت به هم یک چرخش منظم و قابل کنترل داشته باشند.

مزایا و ویژگی‌های کلیدی

• سرعت بالا:
  زمان جوش معمولاً در حد چند ثانیه است، بنابراین برای تولیدات انبوه بسیار مناسب است.

• تجهیزات نسبتاً ساده و اقتصادی:
  چون گرما از خودِ اصطکاک تأمین می‌شود، نیازی به هیتر جداگانه یا منبع حرارتی پیچیده نیست؛ این یعنی هزینه‌ی کمتر و ایمنی بالاتر.

• استحکام خوب اتصال:
  اتصال نهایی معمولاً بسیار قوی است و برای قطعاتی که باید در برابر فشار داخلی، نشتی یا بار مکانیکی مقاومت کنند، عملکرد بسیار خوبی دارد.

• محدود بودن منطقه‌ی گرم‌شده:
  فقط ناحیه تماس داغ و ذوب می‌شود، بنابراین بخش‌های دیگر قطعه کمترین تنش حرارتی را تجربه می‌کنند و تغییر شکل ناخواسته کمتر است.

کاربردهای صنعتی

از جوش چرخشی در ساخت طیف وسیعی از قطعات استفاده می‌شود، مثل:

• بطری‌ها و ظروف درب‌دار

• فیلترهای استوانه‌ای

• پمپ‌ها و رگولاتورها

• بدنه‌ی قطعات استوانه‌ای و محفظه‌های کوچک

• اتصالات لوله‌ای

این روش در صنایع خودرو، لوازم خانگی، تجهیزات ورزشی و حتی تجهیزات پزشکی به کار می‌رود. هر جایی که یک اتصال دایره‌ای شکل، محکم و بدون نشتی لازم باشد، جوش چرخشی یکی از بهترین گزینه‌ها است.

محدودیت‌ها

• محدودیت شکل قطعه:
  مهم‌ترین محدودیت این است که جوش چرخشی فقط برای اتصالات گرد / محوری قابل استفاده است. برای قطعات با شکل‌های غیر دایره‌ای، این روش مناسب نیست.

• نیاز به فیکسچر دقیق:
  قطعه‌ها باید دقیقاً روی محور چرخش تنظیم شوند. هرگونه نامیزانی باعث لرزش، صدای زیاد و کاهش کیفیت جوش می‌شود.

• تشکیل پلیسه (Flash):
  به‌دلیل بیرون‌زدن بخشی از مذاب از ناحیه اتصال، معمولاً مقداری پلیسه در لبه جوش ایجاد می‌شود. در بسیاری از کاربردها لازم است این پلیسه در مرحله‌ی بعدی، تراشیده یا برش داده شود.

با وجود این محدودیت‌ها، جوش چرخشی همچنان یکی از سریع‌ترین، ساده‌ترین و اقتصادی‌ترین روش‌ها برای جوش دادن قطعات پلاستیکی با اتصال دایره‌ای به‌شمار می‌آید.