Високочастотне зварювання, відоме як радіочастотне (РЧ) або діелектричне зварювання, — це процес сплавлення матеріалів разом шляхом застосування радіочастотної енергії до місця з’єднання. Отриманий зварний шов може бути таким же міцним, як і вихідні матеріали. ВЧ-зварювання залежить від певних властивостей матеріалу, що зварюється, щоб викликати утворення тепла в швидко змінному електричному полі. Це означає, що за допомогою цієї техніки можна зварювати лише певні матеріали. Процес передбачає піддавання деталей, які потрібно з’єднати, високочастотному (найчастіше 27,12 МГц) електромагнітному полю, яке зазвичай прикладається між двома металевими прутками. Ці бруски також діють як аплікатори тиску під час нагрівання та охолодження. Динамічне електричне поле змушує молекули в полярних термопластах коливатися. Залежно від їх геометрії та дипольного моменту, ці молекули можуть перетворити частину цього коливального руху в теплову енергію та викликати нагрівання матеріалу. Мірою цієї взаємодії є коефіцієнт втрат, який залежить від температури та частоти.
Полівінілхлорид (ПВХ) і поліуретани є найпоширенішими термопластами, які зварюються за допомогою радіочастотного процесу. Можливе радіочастотне зварювання інших полімерів, включаючи нейлон, PET, PET-G, A-PET, EVA та деякі смоли ABS, але потрібні спеціальні умови, наприклад, нейлон і PET можна зварювати, якщо на додаток до зварювальних стрижнів використовуються попередньо нагріті зварювальні стрижні. РЧ потужність.
ВЧ-зварювання зазвичай не підходить для PTFE, полікарбонату, полістиролу, поліетилену або поліпропілену. Однак, у зв’язку з майбутніми обмеженнями на використання ПВХ, був розроблений спеціальний сорт поліолефіну, який дійсно має можливість зварювати ВЧ.
Основною функцією високочастотного зварювання є формування з’єднання двох або більше товщин листового матеріалу. Існує ряд додаткових функцій. Зварювальний інструмент може бути вигравіруваний або профільований, щоб надати всій зварній зоні декоративний вигляд, або він може містити техніку тиснення для розміщення написів, логотипів або декоративних ефектів на зварюваних елементах. Використовуючи ріжучу кромку, що примикає до поверхні зварювання, процес може одночасно зварювати та різати матеріал. Ріжуча кромка стискає гарячий пластик достатньо, щоб дозволити відірвати надлишки брухту, тому цей процес часто називають зварюванням розривним швом.
Типовий апарат для зварювання пластику складається з високочастотного генератора (який створює радіочастотний струм), пневматичного преса, електрода, який передає радіочастотний струм до матеріалу, який зварюється, і зварювального столу, який утримує матеріал на місці. Машина також може мати шину заземлення, яка часто встановлюється за електродом, яка повертає струм до машини (точка заземлення). Існують різні типи зварювальних апаратів для пластику, найпоширенішими з яких є брезентові машини, пакувальні машини та автоматизовані машини.
Регулюючи налаштування машини, напруженість поля можна регулювати відповідно до матеріалу, що зварюється. Під час зварювання апарат оточує радіочастотне поле, яке, якщо воно занадто сильне, може дещо нагріти тіло. Це те, від чого потрібно захистити оператора. Потужність радіочастотного поля також залежить від типу машини, що використовується. Як правило, машини з видимими відкритими електродами (неекранованими) мають сильніші поля, ніж машини з закритими електродами.
При описі радіочастотних електромагнітних полів часто згадується частота поля. Дозволені частоти для апаратів для зварювання пластику становлять 13,56, 27,12 або 40,68 мегагерц (МГц). Найпопулярніша промислова частота для ВЧ-зварювання – 27,12 МГц.
Радіочастотні поля від пристрою для зварювання пластику поширюються навколо апарату, але найчастіше поле настільки сильне, що потрібно вживати запобіжних заходів лише поруч із апаратом. Напруженість поля різко зменшується з віддаленням від джерела. Напруженість поля вимірюється двома різними способами: напруженість електричного поля вимірюється у вольтах на метр (В/м), а напруженість магнітного поля вимірюється в амперах на метр (А/м). Обидва вони повинні бути виміряні, щоб отримати уявлення про те, наскільки сильним є радіочастотне поле. Необхідно також виміряти струм, який проходить через вас, якщо ви торкаєтеся обладнання (контактний струм), і струм, який проходить через тіло під час зварювання (індукційний струм).
Максимально допустимі рівні відповідно до норм ЄС:
У середньому понад 6 хвилин
- Напруженість електричного поля: 61 В/м
- Напруженість магнітного поля: 0,16 А/м
- Індукований струм: 100 мА
- Струм контакту (не усереднений): 40 мА