تحلیل تجربی خواص مکانیکی جوش لیزری نانوکامپوزیت های پایه پلی پروپیلن – خاک رس

در سال های اخیر یکی از پیشرفت های صورت گرفته در صنعت پلاستیک ها و کامپوزیت ها توسعه و تجاری سازی نانو کامپوزیت های پایه پلیمری می باشد. نانوکامپوزیت ها موادی هستند که به دلیل داشتن خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی مناسب نسبت به پلیمرهای معمولی، فلزات و سرامیک ها در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از صنایع از جمله خودرو سازی، کشتی سازی و هوافضا قرار گرفته اند. فرایند جوشکاری لیزر به دلیل مزایای بسیار مانند سرعت زیاد، چگالی توان بالا، قابلیت اتوماسیون، غیر تماسی بودن و عدم آلودگی که نیاز به عملیات بعدی ندارد و همچنین نیز حرارت ورودی کم به قطعه کار که باعث کاهش منطقه متاثر از حرارت می شود باعث شده است که این فرایند در صنایع بسیار مورد استفاده قرار گیرد. لیزر 2co برای دامنه وسیعی از پلیمرها و کامپوزیت های پایه پلیمری استفاده می شود. در مواد پلیمری چون بازتاب نور کم بوده اکثر پرتو لیزر جذب قطعه کار شده که این باعث گرم شدن سریع قطعه و ذوب ماده شده که سرعت جوشکاری را بالا می برد.در این تحقیق تاثیر پارامترهای فرایند جوشکاری لیزر 2co مانند توان لیزر، سرعت جوشکاری و فاصله کانونی و همچنین تاثیر درصد نانو ذرات خاک رس بر مقاومت کششی جوش لب به لب و اندازه گیری عرض جوش نانو کامپوزیت پلی پروپیلن- خاک رس با استفاده از روش طراحی آزمایشات مورد بررسی قرار رفته است. در ابتدا محدوده پارامترها جهت جوشکاری این ماده مشخص گردیده و پس از انجام آزمایشات، با استفاده از روش طراحی آزمایشات به روش تاگوچی مدل های ریاضی جهت پیش بینی مقاومت کششی جوش لب به لب و اندازه گیری عرض جوش بدست آمد که با استفاده از جدول آنالیز واریانس و آزمایشهای انجام شده صحت مدل بررسی گردید. طبق نتایج بدست آمده، برای دو متغیر استحکام و عرض جوش، درصد خاک رس، توان لیزر، سرعت جوشکاری و فاصله کانونی به ترتیب مهمترین پارامتر می باشند. در هنگام جوشکاری افزایش خاک رس تاثیر منفی دارد و باعث کاهش مقاومت کششی جوش و کاهش عرض جوش می شود. به طوری که در نمونه های با 0% ، 3% و 5% خاک رس مقاومت کششی جوش برابر 94% ، 58% و 42% ماده پایه شد. با افزایش توان لیزر استحکام جوش و عرض جوش افزایش می یابد. با افزایش سرعت لیزر استحکام جوش و عرض جوش کاهش می یابد. با افزایش فاصله کانونی تا mm1، استحکام جوش افزایش می یابد ولی بعد از آن با افزایش فاصله کانونی، استحکام جوش کاهش پیدا می کند ولی برای عرض جوش با افزایش فاصله نقطه کانونی عرض جوش بیشتر می شود.