بررسي مشخصات مكانيكي و ظاهري كامپوزيت زمينه پليمري جوشكاري شده توسط فرآيند التراسونيك

Investigation of Mechanical and Weld Appearance Properties of Polymer Based Composites in Ultrasonic Welding Process

در اين تحقيق از جوشكاري التراسونيك براي اتصال لبه روي‌هم نمونه‌هاي استاندارد كامپوزيت پلي‌پروپيلن تقويت‌شده با الياف شيشه‌اي باضخامت 4 ميلي‌متر استفاده شد. استحكام كشش- برش اتصالات در شرايط گوناگون ازجمله زمان، فشار، دامنه ارتعاش شيپورك و مقدار الياف شيشه موجود در كامپوزيت ، موردبررسي قرار گرفت. به‌منظور كاهش تعداد آزمايش‌ها و هزينه‌ها در بررسي اثر متغيرهاي ورودي بر ظاهر جوش ها و خواص مكانيكي ، روش طراحي آزمايش سطح پاسخ با در نظر گرفتن چهار فاكتور سه سطحي استفاده شد. بر اساس مشاهدات آزمايشي، تأثير تغيير پارامترها بر ظاهر جوش‌ها به‌روشني مقايسه شد. همچنين نتايج تحقيق نشان داد كه دامنه و فشار به ترتيب بيشترين و كمترين تأثير را بر استحكام جوش‌دارند. بهترين وضعيت ظاهري جوش‌ها (كمترين مقدار عيوب در جوش‌ها)، در دامنه ارتعاش سي‌وسه ميكرون، زمان جوشكاري چهاردهم ثانيه، فشار نگهداري يك ونيم بار و مقدار الياف شيشه ده درصد وزني به دست مي‌آيد. افزايش فشار، زمان جوشكاري و مقدار الياف شيشه موجود در كامپوزيت بر وضعيت ظاهري جوش‌ها اثر منفي مي‌گذارد و باعث افزايش ميزان عيوب موجود در جوش‌ها مي‌شود.

In this paper, ultrasonic lap welding process has been used for welding of standard specimens of polypropylene composites reinforced with glass fiber with 4 mm thickness. The tensile-shear strength and appearance properties of welds under was used different conditions of time, pressure and vibration amplitude and glass fiber content were investigated. To investigation the relationship between input variables and appearance properties of welds and weld strength, the response surface method to decrease the number of experiments and costs considering four factors at three levels. Based on experimental observations, effects of input parameters on appearance of welds were clearly evaluated. The results indicated that amplitude and pressure had the most and the least significant effect on the tensile-shear strength of these composites respectively. Best appearance condition of welds (which has least weld defects) was resulted at an amplitude of 33 μm, welding time of 0.4s, pressure of 1.5 bar and glass fiber content of 10%. Increase of welding pressure, time and glass fiber content in composites has negative effects on welds appearance status and causes weld defects increase.