ابداع روشی نوین برای اتصال قطعات فلزی به قطعات پلیمری

به گزارش تاسیسات نیوز، نتایج این پژوهش مورد توجه صنعت خودروسازی جهت اتصال قطعات پلیمری به فلزی قرار خواهد گرفت.

 

سازندگان خودرو همواره به دنبال ساخت وسایلی سبک تر، ایمن تر و با سازگاری محیطی بالاتر هستند، استفاده از آلیاژهای آلومینیم و قطعات پلیمری و ترکیب آن ها، دستیابی به این امر را امکان پذیر نموده است.

 

بنابراین برای تولید سازه های پیچیده از این مواد، بحث اتصال آن ها مطرح خواهد بود، اتصال نامتجانس میان فلز و پلیمر می تواند خواص مختلف آن ها را به گونه ای که ماده ی ترکیبی تولیدی دارای کارکرد ساختاری میانه ای از هر کدام از اجزاء به صورت جداگانه باشد، ترکیب نماید، برای مثال، بهبود کارایی وزن به استحکام در اجزای حمل و نقل یکی از مزایای اصلی اتصال پلیمر-فلز است.

 

نتایج این طرح مشکل اتصال دهی نامتجانس قطعاتی از جنس آلیاژهای آلومینیم به قطعات پلیمری ترموپلاستیک را برطرف می نماید.

 

در این طرح فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به عنوان روشی پربازده تر در مقایسه با اتصال دهی شیمیایی چسبی یا مکانیکی با پیچ و پرچ مطرح شده است.

 

همچنین، عوامل و شرایط فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی جهت دست یابی به اتصالی با ظاهر و خواص مناسب میان آلیاژ آلومینیم 5059 و پلی اتیلن چگالی بالا بهینه گردیده است.

 

این تحقیق اولین گزارش بر روی اتصال دهی اصطکاکی اغتشاشی نامتجانس آلومینیم-پلی اتیلن و یا به طور کلی تر فلز-پلیمر است.

 

دکتر فرزاد خدابخشی، در خصوص اهمیت انجام این پژوهش می گوید: به دلیل تفاوت زیاد خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پلیمرها و فلزات، اعمال روش های مرسوم جوشکاری برای اتصال این مواد غیرممکن است.

 

وی بیان کرد: به طور خیلی ساده محدوده ی دمایی موردنیاز جهت دست یابی به اختلاط با ماده ی فلزی سخت تر حین جوشکاری، سبب نرم شدن، اکسیداسیون و از بین رفتن پلیمر می گردد.

 

وی افزود: بنابراین، نیاز به ابداع روش اتصال دهی جدیدی در حالت جامد است. در میان روش های مختلف اتصال دهی حالت جامد، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی روشی سازگار با توانایی بالا جهت اتصال مواد غیرهمجنس با خواص کاملاً متفاوت (فلزات و غیرفلزات) است.

 

به گفته این محقق اتصال دهی نامتجانس حالت جامد آلیاژ آلومینیم به پلی اتیلن، به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی سبب افزایش قابل ملاحظه ای در سرعت تولید در مقایسه با روش های اتصال دهی شیمیایی بر پایه ی چسب یا مکانیکی بر پایه ی پیچ و پرچ شده است.

 

به تبع این امر کاهش هزینه و کاهش قیمت تمام شده محصول عملی شده و همچنین می تواند سبب کاهش آلودگی و کاهش اثرات جانبی نیز گردد.

 

با بررسی طرح های اتصال و پارامترهای جوشکاری مختلف مشخص گردیده که جوش اصطکاکی اغتشاشی با ظاهری مناسب و بدون عیب، با استفاده از طرح اتصال سر به سر قابل دست یابی است. در این مطالعات مشاهده شده که تشکیل لایه ای نیمه کریستالی با ضخامتی حدود 30 نانومتر از فاز آلومینای کوراندوم در فصل مشترک زمینه های آلومینیومی و پلیمری نقش بسزایی در اتصال دهی این مواد نامتجانس دارد.

 

در روند این تحقیقات ابتدا پارامترهای فرایندی از قبیل سرعت چرخشی و انتقالی و طرح و هندسه ی ابزار جهت دست یابی به جوشی عاری از عیب با ظاهر مناسب بهینه گردیدند. سپس، مکانیزم اتصال دهی، استحکام اتصال و سختی نواحی مختلف در مقطع جوش مطالعه شدند. مشخصات فاز جدید تشکیل شده نیز با استفاده از میکروسکوپ های الکترونی عبوری روبشی و با قابلیت تفکیک بالا مورد بررسی قرار گرفت.

 

بر اساس گفته خدابخشی، قفل شدن مکانیکی، با تشکیل قیدهای میکرو و ماکرو در کنار اتصال شیمیایی فصل مشترکی میان لایه های آلومینیم و پلیمر انجماد یافته، مکانیزم های اصلی اتصال دهی حین فرایند جوشکاری است.

 

این تحقیقات حاصل همکاری دکتر فرزاد خدابخشی- دانش آموخته دانشگاه صنعتی شریف- و همکارانش در دانشگاه واترلو کانادا است که نتایج آن در مجله ی Materials Characterization (جلد 98، شماره 1، سال 2014، صفحات 73 تا 82) به چاپ رسیده است.

پایان پیام /.