اثر طراحی پین بر رفتار مکانیکی اتصال پلی پروپیلن- پلی پروپیلن با روش جوشکاری اصطکاکی هم زدنی

فرضیه: امروزه جوشکاری اصطکاکی هم زدنی روشی مطمئن برای اتصال بین دو قطعه به ویژه  پلیمرهای گرمانرم شناخته می شود. یکی از مهم ترین پارامترهای اثرگذار، طراحی پین برای ایجاد اتصال است. در پژوهش حاضر، اثر شکل پین بر جوشکاری اصطکاکی هم زدنی پلی پروپیلن-پلی پرو پیلن بررسی شد.روش ها: بدین منظور پین با شکل های مخروطی، استوانه ای و مخروطی رزوه دار طراحی شدند. پس از جوشکاری صفحه های پلی پروپیلن-پلی پروپیلن با پین های طراحی شده، از آزمون های کشش، خمش ضربه و سختی به منظور بررسی رفتار مکانیکی اتصالات ایجاد شده، استفاده شد. همچنین از میکروسکوپی الکترونی پویشی برای مطالعه ریزساختاری استفاده شد.یافته ها: استحکام کششی نمونه متصل شده با پین استوانه ای رزوه دار معادل  ۱۸.۶MPaبود که با تقریبا ۸۲ % بازده استحکام کششی جوش، بیشترین بازده را نسبت به سایر نمونه ها داشت. همچنین چقرمگی شکست جوش در این نمونه در آزمون کشش معادل ۱۸۶۲.۶mJ/mm۳بود که بازدهی آن تقریبا ۵۱%  بود. مقادیر بازدهی استحکام خمشی و چقرمگی شکست در آزمون خمش نمونه استوانه ای رزوه دار به ترتیب ۷۵ و ۶۰ % بودند. نمونه جوش خورده با پین استوانه ای رزوه دار با انرژی جذب شده ۵۳۳kJ/m۳ بیشترین مقدار انرژی جذب شده را داشت که این مقدار حدود ۳۹% نسبت به نمونه پین مخروطی (۳۸۳kJ/m۳) و ۲۵ % نسبت به نمونه پین مخروطی رزوه دار (۴۲۵kJ/m۳) بیشتر بود. بررسی ریزساختاری جوش های ایجادشده نشان داد، در نمونه جوش خورده با پین مخروطی، رشته های پلیمری در فصل مشترک پلی پروپیلن-پلی پروپیلن ایجاد شده است، در حالی که نمونه های جوش خورده با پین های استوانه ای رزوه دار و مخروطی رزوه دار ساختار متراکمی داشتند. نتایج نشان داد، پین استوانه ای رزوه دار مناسب ترین پین برای ایجاد اتصال بین دو صفحه پلی پروپیلن با استفاده از جوشکاری اصطکاکی هم زدنی است.

کلیدواژه ها:

پلی پروپیلن ، اتصال ، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ، طراحی پین ، خواص مکانیکی