Details

Данная работа посвящена разработке технологии ультразвуковой сварки, проектированию стенда ультразвуковой сварки и исследованию параметров процесса на прочностные свойства соединения композиционного материала. Проведен анализ литературы по методам соединения термопластичных полимерных композиционных материалов. На основании литературного обзора спроектировано и собрано оборудование для ультразвуковой сварки. Методом вакуумной консолидации получены образцы из термопластичного полимерного композиционного материала на основе полипропилена со стекловолокном. На экспериментальном стенде проведена серия экспериментов по подбору параметров процесса ультразвуковой сварки, в качестве исследуемых параметров выбраны: давление, время и мощность. Исследованы микроструктура и механические свойства сварных образцов в зависимости от технологических параметров. Проведен анализ полученных данных и сравнение прочности сварных соединений с другими методами соединения (клеевыми). В результате были получены зависимости прочности соединений от параметров ультразвуковой сварки. Разработаны рекомендации по оптимальным режимам процесса для стекловолокна-полипропилена. Для достижения данных результатов в работе использовались экспериментальные методы, цифровая обработка результатов испытаний, а также специализированное оборудование для ультразвуковой сварки и вакуумной консолидации. Работа выполнена на базе лаборатории «Полимерные композиционные материалы» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, где собирался фактический материал и проводились экспериментальные исследования.

This work is devoted to the development of ultrasonic welding technology, design of ultrasonic welding bench and study of process parameters on the strength properties of composite material joint. The literature on methods of joining thermoplastic polymer composite materials has been analyzed. Based on the literature review, ultrasonic welding equipment was designed and assembled. Samples of thermoplastic polymer composite material based on polypropylene with glass fiber were obtained by vacuum consolidation method. A series of experiments on selection of ultrasonic welding process parameters was carried out on the experimental bench, the following parameters were chosen as the investigated parameters: pressure, time and power. The microstructure and mechanical properties of welded samples depending on the process parameters were investigated. The obtained data were analyzed and the strength of welded joints was compared with other joining methods (adhesive). As a result, dependences of joint strength on ultrasonic welding parameters were obtained. Recommendations on optimal process modes for glass fiberpolypropylene were developed. To achieve these results, the work used experimental methods, digital processing of test results, as well as specialized equipment for ultrasonic welding and vacuum consolidation. The work was carried out on the basis of the laboratory “Polymer Composite Materials” of Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, where the actual material was collected and experimental studies were carried out.