An Experimental Study on Effects of Hot Plate Welding Parameters on Toughness Energy and Tensile Strength in Weld Line of Thermoplastic Parts

محورهای موضوعی : فصلنامه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک

امیر هوشمندپور ¹ , عبدالمحمد رضاوند ² , مهدی نظری مرویان ³

1 - کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، ساخت و تولید، دانشگاه آزاد اسلامی واحد
2 - استادیار، دانشکده تحصیلات تکمیلی، گروه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، ساخت و تولید، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول.
3 - مربی، دانشکده مکانیک، دانشگاه امام حسین(ع).

تاریخ دریافت : 1394/07/08 تاریخ پذیرش : 1394/07/08 تاریخ انتشار : 1389/04/01

کلید واژه: Tensile strength, Hot plate welding, Thermoplastics, High-density polyethylene, Toughness energy,

چکیده مقاله :

Integral production of the thermoplastic parts with complicated geometric shapes by the processes such as injection molding and extrusion is not economical. It is better to divide the final shape into more simple parts and after production join them by an appropriate welding process. This research aims to study the tensile strength and toughness energy of high- density polyethylene parts which have been welded in different temperatures, pressures and times using hot plate method. The standard samples are separated from the welded samples by using the laser cutting device according to the tension standard ASTM D638-1 and then tested by the tension device. The results show that the tensile strength of welded parts is less than, and the toughness energy is more than not welded parts. Also, the tensile strength and the toughness energy increase with increasing the time and maintenance temperature. However, increasing the pressure causes the molten material between the two parts come out and overflow into the part edges. This results in decreasing the tensile strength and the toughness energy of the weld line.

چکیده انگلیسی:

هدف این تحقیق، بررسی استحکام کششی و چقرمگی شکست قطعاتی از جنس پلی‌اتیلن چگالی بالا است که در دما، فشار و زمان ‌های مختلف و با روش جوشکاری صفحه داغ به یکدیگر جوشکاری شده‌اند. نمونه‌های استاندارد طبق استاندارد به کمک دستگاه برش لیزر از نمونه‌های جوش داده شده جدا شده‌اند و نمودار تنش- کرنش توسط دستگاه کشش تهیه شده است. حداکثر استحکام کششی و چقرمگی شکست از نمودارهای حاصل استخراج شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که استحکام کششی قطعات جوشکاری‌ شده کمتر و چقرمگی شکست آنها بیشتر از قطعات جوشکاری نشده است. همچنین با افزایش زمان و دمای نگهداری، استحکام کششی و چقرمگی شکست بیشتر شده است ولی افزایش فشار باعث خروج ماده ذوب ‌شده پرکننده بین درزجوش دو قطعه و ریزش ماده نرم شده در لبه‌های قطعه شده است که موجب کاهش استحکام کششی و چقرمگی شکست درز جوش می‌شود.

منابع و مأخذ:

[1] Astoks V., Toward weld strength data base for hot tool welding of Thermoplastics, Society of Plastics Engineering, 2000, pp. 1058-1063.

[2] Troughton Michael, Handbook of Plastic Joining, United States of America, 2008,
pp. 3-8.

[3] Lin T.T. , Benatar., A Effect of hot plate welding parameters on the weld strength of polypropylene, ANTEC, 12, Society of Plastics Engineering conference proceedings, 1993, pp. 961-966.

[4] Potente H. , Tappe P., Scale- up laws in heated tool butt welding of HDPE , Polymer Engineering and Science,Vol. 29, 1989, pp.876-881.

[5] Stokes V.K., Joining methods for plastics and plastics composites: an overview, Polymer Engineering and Science, Vol. 29, 1989, pp. 546-551.

[6] Yousefpour Ali, Hojjati Mehdi ,Pierre Immarigeon - Jean., Fusion bonding/welding of thermoplastic composites., SAGE Journal of Thermoplastics Composites Materials, Vol. 17, 2004 , pp. 303-341.

[7] Bucknell, C., Hot plate welding of plastics: factor affecting weld strength, Polymer Engineering and Science, Vol. 20, 1980,pp.653-660.

[8] Potente H., Improved efficiency by high temperature heated tool welding, Welding in the World, Vol. 17, 1979, pp. 456-461.

[9] John P., Heated plate welding of HDPE pipes at low ambient temperature, Welding in the world, Vol. 20, 1982, pp.1251-1258.

[10] Lyashenko V., The butt fusion welding of thermoplastics tubes in winter conditions, welding Production, Vol. 12, 1975, pp. 325-332.

[11] Poopat Bovornchok, Yuan Chung, Benatar Avraham, Optimization of Contact Hot Plate Welding of HDPE, Society of Plastics Engineering, 1999, pp. 1386-1390.

[12] Yuan Chun, Poopat Bovornchokg and Benatar Avraham, Hot plate welding of polypropylene and talc reinforced polypropylene composites, Society of Plastics Engineering, 1999, pp 1396-1402.

[13] Oliver MJ, Duarte FM, Tchalamov and Cunho Am, Hot plate welding of Glass Reinforced Polypropylenem, Society of Plastics Engineering, 2001, pp. 396-340.

[14] Kagan VAL. Optimized Mechanical Performance of and Molded Butt Joints- Part II – Weld and Knit Lines Integrity., SAGE Journal of Reinforced  plastic and Composits, Vol. 22, 2003, pp. 867-879.

[15] Mokhtarzadeh Abbass, Benatar Avraham, Expepiments in Hot Plate Welding of Polypropylene Nanocomposites, Society of Plastics Engineering, 2004, pp. 1168-1172.

]16[ باقری، ر.، مبانی خواص مکانیکی پلاستیک‌ها، جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی اصفهان، 1384 ، صص
115 - 120.