Тема: Влияние формы рабочего торца инструмента в процесс ультразвуковой сварки пластмасс на прочность сварного соединения

«Актуальность и научная значимость настоящей исследовательской работы подтверждается востребованностью решения проблемы повышения прочности сварного соединения пластмассовых материалов и изучения зависимости прочности от разных влияющих на прочность факторов. Очевидно, что прочность и долговечность очень важны для эксплуатации абсолютно всех изделий» . Уже на этапе проектирования мы определяем требования, которые позволят использовать ту или иную деталь в заданных для нас условиях с необходимыми характеристиками. Несмотря на то, что пластики используются уже довольно давно, их свойства и поведение в процессе эксплуатации изучены хуже, чем у металлов. Поэтому исследования свойств пластмассовых материалов продолжаются и по сей день. Особенно интересны прочностные характеристики пластмасс и то, как различные факторы влияют на их прочность.
«Пластмассовые материалы широко распространены в современном мире. Трудно найти области и сферы нашей жизни, в которых не применялись бы пластмассы и изделия из них. Пластики начали свой путь с одноразовой посуды, тары, упаковки. Со временем, изделия из пластика вошли во все отрасли промышленности, в машиностроение, медицину. Пластик в какой -то мере вытеснил и заменил другие материалы: металл, дерево, стекло, бумагу (при упаковке продуктов). Сложно вспомнить, как мы жили, например, без элементарных пластиковых пакетов, а ведь массовое распространение в нашей стране они получили всего каких-то 30-40 лет назад. В медицине без пластмассовых одноразовых шприцов никто даже не представляет себе проведение медицинских процедур. Младенцы с рождения используют пластмассовые бутылочки и игрушки.
Пластмассовые материалы в первоначальном виде представляют собой небольшие гранулы до четырех миллиметров в длину. Переработка пластмасс в изделия происходит разными методами: литьем под давлением, выдуванием,
термоформованием, экструзией. Изделия из пластмасс могут обрабатываться механической обработкой, также они могут соединятся между собой сваркой.
Пластики прочно вошли в нашу жизнь. Они имеют достаточно преимуществ по сравнению с традиционными материалами, это дешевизна, легкость, прочность, химическая стойкость, быстрый способ переработки, способность легко и с минимальным усилием получать изделия сложных форм и в больших количествах» .
Гипотеза: форма торца рабочего инструмента для ультразвуковой сварки и прочность сварного соединения пластмасс связаны между собой, и эта связь имеет возрастающий характер. Гипотеза будет проверена экспериментально, в частности, при исследовании сварных соединений образцов из пластмассы.
Цель работы - изучить, как форма торца ультразвукового инструмента для сварки влияет на прочность сварного соединения пластмасс .
Задачи:
• выбрать подходящую для исследования методику проведения эксперимента;
• изготовить заготовки из полипропилена, марки «Бален»;
• произвести сварные соединения из полипропилена с использованием различных насадок для ультразвуковой сварки при помощи специального оборудования - УЗ-стенда;
• провести серии испытаний по определению прочностных характеристик сваренных образцов с помощью испытательной машины Zwick / Roell Z010.
Определить влияние формы торца на прочность сварного соединения .
Купить

Данная научная работа несет большой вклад в направление по изучению
пластмасс и их прочностностных характеристик при использовании
технологий ультразвуковой сварки.
В рамках магистерской диссертации были выполнены следующие
работы:
− создан рабочий стенд для проведения сварных работ с
применением технологий ультразвука;
− с помощью автоматического лобзика были изготовлены плоские
заготовки в количестве 120 шт;
− выполнена ультразвуковая сварка заготовок с использованием
различных насадок/форм торца сварного инструмента;
− в рамках сварочных работ изготовлено 60 образцов для
испытаний;
− на базе АО АВТОВАЗ проведены испытания на прочность
сварного соединения из пластика с помощью испытательной машины
Zwick / Roell;
− в математической среде при помощи MathCAD и проведена
статистическая обработка экспериментальных данных результатов
испытаний;
− установлена форма рабочего торца сварочного инструмента, при
которой образуется сварное точечное соединение из полипропилена с
наибольшей прочностью на растяжение;
− был проведен сравнительный анализ всех форм и выявлены
факторы, влияющие на прочность сварного соединения;
− выявлена самая перспективная форма рабочего торца для
ультразвуковой сварки образцов из полипропилена.
С целью оценки влияния на прочность сварного соединения был
выведен критерий эффективности формы рабочего торца сварочного инструмента. Был проведен детальный анализ для каждого вида наших
насадок с особой геометрией. Вследствие чего были найдены положительные
линейные корреляционные зависимости между критерием эффективности
торца рабочего инструмента (Kэ.ф.) и прочностью сварного соединения
образцов из полипропилена как с заметной, так и с высокой теснотой связи.
Предложен новый подход к изучению прочностных свойств сварного
соединения пластмасс на примере полипропилена марки Бален, в части
влияния формы торца рабочего инструмента для ультразвуковой сварки на
прочность сварного соединения пластмасс.
Определены статистические закономерности между формой
инструмента и: прочностью сварного соединения.
В рамках магистерской диссертации была подтверждена выдвигаемая
гипотеза. Установлена статистическая зависимость между прочностью
сварного соединения из полипропилена и формой торца рабочего инструмента
для УЗС.
Купить