Tek Bindirme Kesme Testi aracılığıyla Kaynaklı Eklemler Mekanik Karakterizasyonu için termoplastik kompozit Kuponlar Ultrasonik Kaynak

Bu prosedürün genel amacı; basitleştirilmiş enerji yönlendiricileri, hızlıca belirlenmiş optimal kaynak parametreleri ve tutarlı kaynak kalitesi için yer değiştirme kontrolü kullanarak temel mekanik testlere yönelik termoplastik kompozit eklemler üretmektir. Bu yöntem, kaynaklı bir eklemden ve plastik bir kompozitten beklenebilecek dayanımın ne olduğu gibi, kompozitlerin birleştirilmesi alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olur. Bu tekniğin temel avantajı, optimum kaynak parametrelerinin hızlıca tanımlanmasının ardından tutarlı ve yüksek kaliteli kaynaklı kuponlar üretmesidir.

Bu prosedür için, sabit genlikte çalışabilen mikroişlemci kontrollü bir ultrasonik kaynak makinesi hazırlayın. Kaynak makinesi; harcanan güç ve sonotrod yer değiştirmesinin zamana karşı değişimi gibi işlem verilerini bir bilgisayara aktarabilmelidir. Bu gösterimde, tek bindirme kayma numunelerini doğru şekilde konumlandırmak ve sabitlemek için tasarlanmış özel yapım bir aparat kullanılmaktadır.

Ultrasonik kaynak makinesini açın ve bilgisayara giriş yapın. Her deneyden önce şu parametreleri kaydedin: oda sıcaklığı ve nemi, kaynak düzeneği referansı, sonotrod tipi, numune numarası ve malzemesi, üst ve alt numunelerin genişliği ve kalınlığı ve enerji yönlendiricinin kalınlığı. Veri toplama yazılımını başlatın ve yeni bir oturum açın.

Bu gösterimde 40 milimetre çapında silindirik bir sonotrod kullanılmaktadır. Sonraki adımlar numunelerin ve enerji yönlendiricinin eklenmesidir. Öncelikle numuneleri ve enerji yönlendiriciyi temizleyin.

Ardından, düz enerji yönlendiriciyi alt numuneye bantlayın. Bu parça, kaynak yapılacak alandan biraz daha geniş bir alanı kaplamalıdır. Sonrasında, alt numuneyi fikstüre yerleştirin ve hizalayın.

Ardından, üst vidayı sıkarak sabitleyin. Sonrasında, enerji yönlendiricinin diğer ucunu bant kullanarak düzeneğin tabanına sabitleyin. Daha sonra, üst örneği klembe yerleştirin ve hizalayın.

Şimdi, üst vidayı sıkın. Ardından, üst numune için kullanılan kelepçeyi kayar platforma yerleştirin ve her iki vidayı da sıkın. Kaynak işlemine geçmeden önce, dört vidanın tamamını bir kez daha sıkın.

En yüksek kaynak mukavemetini elde etmek için, sonotrodun yer değiştirmesine bağlı olarak titreşim fazının optimum süresini belirlemeniz gerekir. Bu süre, her kaynak kuvveti ve titreşim genliği kombinasyonu için ayrı ayrı belirlenmelidir. Ultrasonik kaynak makinesinin kontrol modunu diferansiyel yer değiştirme olarak ayarlayarak başlayın.

Ardından, kaynak kuvvetini ve titreşim genliğini girin. Lütfen bu makinenin ayarlarında, genliğin tepeden tepeye genlik değerinin yarısı olarak ifade edildiğini unutmayın. Şimdi, titreşim aşamasının sonundaki sonotrodun yer değiştirmesini veya hareketini girin.

Enerji yönlendiricinin başlangıç kalınlığına eşit bir değer kullanın; bu örnekte bu değer 0,25 mm'dir. Ardından, katılaşma kuvvetini ve katılaşma süresini girin. Bu örnekte, bu değerler 1.000 Newton ve 4.000 milisaniyedir.

Bu ayarlar girildikten sonra sistem ultrasonik kaynak yapmaya hazırdır. Koruyucu gözlük ve ses geçirmez kulaklık takın ve işlemi başlatın. Bir kaynak işlemi tamamlandıktan sonra şu çıktı parametrelerini not edin: titreşim enerjisi, maksimum güç ve kaynak mesafesi.

Ardından, kuponu kaynak düzeneğinden çıkarın ve bir boya markörü kullanarak her iki ucuna bir tanımlama numarası yazın. Şimdi, kaynak verilerini bir hesap tablosuna aktarın ve işlemin titreşim aşaması boyunca gücü ve yer değiştirmeyi zamana karşı grafiğe dökün. Bu eğrinin, sonotrodun titreşim aşamasının başlangıcındaki konumuna göre aşağı doğru yer değiştirmesini gösterdiğini lütfen unutmayın.

Eğrilerden, güç platosunun ortasındaki yer değiştirmeyi belirleyin. Bu yer değiştirme değeri, yüksek mukavemetli kaynaklar için titreşim fazının süresini kontrol eden optimum ilerlemedir. Aynı kaynak kuvveti ve genlik için sonraki her kaynak işleminde bu optimum ilerleme değerini kullanın.

Tüm kaynak işlemleri tamamlandıktan sonra, ASTM D1002 Test Standardı veya benzer bir standart izlenerek bir üniversal test cihazı yardımıyla tek bindirmeli kayma dayanımları test edilmelidir. Nominal kalınlığı 1,92 mm olan karbon fiber takviyeli polieterimidden yapılmış kompozit numuneler, açıklanan yöntem kullanılarak kaynaklanmıştır. 0,25 mm kalınlığında düz polieterimid enerji yönlendiriciler kullanılmıştır.

300 Newton kaynak kuvveti ve 86.2 mikron tepeden tepeye genlik için optimum ilerleme değeri, enerji yönlendiricinin başlangıç kalınlığının %40'ı olarak hesaplanmıştır. Hesaplanan optimum ilerlemeyi doğrulamak için, numuneler farklı ilerleme değerlerinde kaynaklanmış ve ardından test edilmiştir. Her bir değer için beş adet kaynak yapılmıştır.

Görünür bindirme kayma mukavemeti, enerji yönlendiricinin başlangıç kalınlığının %40'ında zirveye ulaşmıştır ki bu değer, gerçekten de hesaplanan optimum ilerleme değeridir. Test edilen numunelerin kırılma yüzeyleri, tamamen kaynaklanmış bölgeler göstermiştir; bu durum, düz enerji yönlendiricinin hedeflenen kaynak alanını kaynaklama yeteneğini kanıtlamaktadır. Son olarak, yer değiştirme kontrollü kaynaklama, mukavemet değerlerindeki düşük dağılımın da gösterdiği üzere, oldukça tutarlı bir kaynak kalitesi ile sonuçlanmıştır.

Farklı yol değerleri için titreşim sürelerinin önemli ölçüde örtüşmesi ve dolayısıyla farklı dayanım seviyelerinin ortaya çıkması nedeniyle, zaman kontrollü kaynaklama gibi farklı bir stratejinin yüksek dağılıma yol açacağı öngörülmektedir. Bu videoyu izledikten sonra, termoplastik kompozitlerde optimum kalitede ultrasonik kaynaklı eklemlerin nasıl yapılacağını öğrenmiş olmalısınız. Bu yöntem, basitleştirilmiş enerji yönlendiricileri ve basitleştirilmiş işlem parametresi tanımları ile temel mekanik testler için tasarlanmıştır.

Bir kez uzmanlaşıldığında, uygun şekilde yürütülürse optimum kaynak parametrelerinin belirlenmesi ve bir grup numunenin kaynağı iki saatten kısa sürede tamamlanabilir. Bu prosedürün ardından, kaynak hattı kalınlığı veya ısıdan etkilenen bölgelerin genişliği gibi ek soruları yanıtlamak için kesit mikroskopisi gibi diğer yöntemler uygulanabilir.