Characterization of weld attributes in ultrasonic welding of short carbon fiber reinforced thermoplastic composites

جوشکاری التراسونیک یک روش شناخته شده برای اتصال به گرمانرم است و اخیرا برای اتصال کامپوزیت های ترموپلاستی تقویت شده با فیبر کربن معرفی شده است. با این حال، عدم درک در مورد ویژگی های کیفیت جوش در شرایط مختلف جوش، به ویژه بدون استفاده از مدیر انرژی، وجود دارد. در این مقاله، جوشکاری مافوق صوت یک کامپوزیت تقویت شده با فیبر کربن تزریقی به منظور بررسی سه ویژگی مهم جوش، راندمان پیوند، منطقه جوش و افتادن شاخ مورد آزمایش قرار گرفته است. از یک آزمایش دو مرحله ای فاکتوریل کامل، انرژی جوشکاری بیشترین تاثیر را در کیفیت اتصال دارد که مربوط به ویژگی های جوش است. بنابراین فقط انرژی جوش برای ساده کردن تحلیل ویژگی های جوش در فرآیند جوشکاری متفاوت می باشد. پس از بررسی ریزساختار مقطع عرضی و سطح شکستگی جوش داده شده، مشاهدات متعددی بدست آمد. اول، شکل اتصال برای کامپوزیت تقویت شده با فیبر کربن عمدتا از طریق پلیمر-پلیمر رابط بهبود با الیاف کربن درگیر به عنوان تقویت شده است. دوم، بهره وری پیوند و منطقه جوش با افزایش انرژی جوشکاری تا زمانی که رسیدن به یک آستانه افزایش می یابد. همانطور که انرژی جوشکاری همچنان افزایش می یابد، بهره وری پیوند به علت تخریب مواد به صورت منافذ کاهش می یابد، اما منطقه جوش بدون تغییر باقی می ماند. در نهایت، تفاوت ویژگی های جوش منجر به سه حالت شکست مفاصل، به عنوان مثال جداسازی محصور، شکستگی قاچاق برشی، و شکستگی قائم کشنده، که نشان دهنده کیفیت مشترک است. این مشاهدات تجربی، بینش هایی را برای توسعه یک فرایند جوش فراصوتی قوی برای کامپوزیت های تقویت شده فیبر ارائه می دهد.