בפרק חג המולד האחרון של The Dinosaur Den, סדרת הסרטונים של פראן בלאנש וביל הרד, שמעתי בפעם הראשונה על Spin Welding. מסתבר שזוהי שיטה ותיקה למדי לריתוך של חלקי פלסטיק* בעזרת חיכוך סיבובי מהיר (נקרא גם Friction Welding), שגורם להתכה מקומית של הפלסטיק – וליצירה של חיבור מכאני חזק כאשר החומר המותך מתקרר שוב. הרעיון עצמו נשמע מגניב, אך האם הוא רלוונטי למייקר המזדמן?
* אני מתייחס כאן רק לפלסטיק, אם כי אותה טכניקה משמשת לעתים גם לריתוך של מתכות.
התיאוריה
סוגים מסוימים של פלסטיק הופכים לנוזליים בחימום מעל טמפרטורה מסוימת, ומתקשים שוב עם ההתקררות בלי שהתכונות הפיזיקליות שלהם ישתנו. על כך מבוססות כמעט כל המדפסות הביתיות בתלת-ממד. כמובן, החום הדרוש להתכה לא חייב להגיע מגוף חימום חשמלי: גם חיכוך מכני פשוט יכול להביא לאותה תוצאה. למשל, אם ניקח שני גלילי פלסטיק, נצמיד אותם בסיס אל בסיס ונסובב אחד מהם מספיק מהר תוך כדי לחיצה אל הגליל השני, ההתכה בשטח המגע תגרום לריתוך של שני הגלילים – וכמו בריתוך מתכות, החיבור יהיה חזק הרבה יותר מדבק.
כאשר צורת החיבור הדרושה לא מאפשרת סיבוב של אחד החלקים ביחס לשני, למשל כשרוצים לחבר שני מוטות מלבניים לצורת "+", הפעולה קצת יותר מסובכת. במקרה כזה אנחנו נעזרים בגליל פלסטיק שלישי, דק, שמסתובב במהירות ושהקצה שלו בא במגע עם שני החלקים גם יחד. להמחשה, דמיינו שאתם מדביקים את החלקים בעזרת אקדח דבק חם, רק שבמקום האקדח אתם מחזיקים דרמל (או "מולטיטול" אחר), ובמקום ראש מתכת מחובר בקצה הדרמל מוט ABS עגול ודק. מוט מסתובב זה יוצר את החיכוך הדרוש להתכה, וגם מספק את החומר ה"אקסטרה" שדרוש לחיבור יציב.
מדוע לא לחסוך את כל ההתעסקות הזו ופשוט להתיך את הפלסטיק בעזרת מלחם? מכיוון שהטמפרטורה של המלחם הטיפוסי גבוהה מדי, והוא לא רק יתיך את החומר אלא גם יחרוך וישרוף אותו. בנוסף, הפלסטיק עלול לפגום בראש המלחם עצמו, להידבק אליו וכדומה, ויהיה קשה מאד לחזור ולבצע איתו הלחמות רגילות. קיימים אמנם כלים מקצועיים שונים לריתוך פלסטיק בחימום, למשל לצורך תיקונים בחלקי רכב, אך למיטב ידיעתי הם יקרים או מגושמים מדי לעבודות מייקינג קטנות.
כלים וחומרים
את מוטות ה-ABS הלבנים, 50 ס"מ אורך ו-3 מ"מ קוטר כל אחד, השגתי ב-aliexpress במחיר של כשקל וחצי ליחידה וחתכתי לקטעים נוחים לעבודה באורך של כ-5 ס"מ. המוטות התאימו בקלות לראש המולטיטול.
מוט ה-ABS מאבד חומר ומתחדד במהלך העבודה
שימו לב, חובה לעבוד עם משקפי מגן, וזו לא סתם אזהרה כללית "ליתר ביטחון"! פיסות פלסטיק זעירות עפות באוויר בזמן הריתוך, במיוחד בתחילת התהליך אבל גם בהמשך, ואתם ממש לא רוצים אותן בעיניים.
המולטיטול שלי מתיימר להסתובב במהירות (ניתנת לכוונון) של 8,000-30,000 סל"ד. בהנחה שאפשרויות הבחירה הן לינאריות, הרושם הראשוני שלי הוא שמהירות 12-16 אלף סל"ד מתאימה למשימה.
ניסויים מקדימים
בשלב ראשון, כדי לקבל תחושה ראשונית של התהליך בלי להרוס שום דבר חשוב או יקר, ניסיתי לרתך כמה חפצי פלסטיק זולים, ובשביל הקטע גם חומרים אחרים שהיו זרוקים אצלי במקרה – פרספקס, לוח PCB ועץ. התוצאות היו עלובות כצפוי, אך אינפורמטיביות: הפלסטיק שרוצים לרתך צריך להיות קרוב מאד בתכונותיו לפלסטיק של המוט המסתובב. אם הוא "רך" יותר, הוא נמס במהירות ונוצרים בו שקעים גדולים מדי. ה"תפר" מקבל צורה של כדוריות קטנות נפרדות, והוא לא יפה ולא חזק. מצד שני, אם מנסים לרתך חומר שאינו ניתך בטמפרטורות כאלה, נוצר תפר פלסטי מרשים מאד ויזואלית, אך חסר ערך מכני – הוא פשוט לא נדבק לחומר, ומספיק כוח מינימלי כדי להפריד בין החלקים.
תגלית נוספת (וקשורה לקודמת) היא שפלסטיק איכותי מספיק לריתוך הוא מצרך נדיר בבית. פסולת הפלסטיק הרגילה – אריזות למיניהן, בקבוקים, צעצועים זולים וכו' – היא כמעט תמיד דקה ורכה מדי לסוג כזה של עיבוד.
מסקנות ראשוניות
ריתוך פסלטיק בסיבוב הוא לגמרי לא פתרון פלא למשתמש הביתי. הוא מצריך יד יציבה, אימון ובעיקר חומרים מתאימים. כשאשיג את כל אלה, אעדכן 🙂