مدلسازی عددی ابزارهای غلتکی جوشکاری فراصوتی مواد گرمانرم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی اراک

2 استادیار دانشکده مهندسی دانشگاه بوعلی سینا

چکیده

جوشکاری فراصوتی یک روش نوین و اقتصادی برای اتصال قطعات از جنس مواد گرمانرم مانند پلاستیک، منسوجات و مواد غیرهمجنس به‌ویژه درتولید انبوه و با کیفیت است. مهم‌ترین ویژگی های جوشکاری فراصوتی که آنرا از روش‌های دیگر جوشکاری و اتصال مواد گرمانرم متمایز می‌کند حداقل تاثیر گذاری بر ساختار مواد، تمیزی و استحکام بالای اتصال به همراه سرعت زیاد انجام فرآیند است. انتقال‌دهنده و ابزار از اجزای اصلی سیستم جوشکاری فراصوتی هستند که علاوه بر انتقال امواج و تمرکز مناسب انرژی، فشار لازم برای نگهداری سطوح اتصال ذوب‌شده به‌منظورتشکیل جوش را تأمین می‌کنند. در این پژو هش طراحی و مدلسازی ابزار غلتکی جوشکاری پیوسته با استفاده از روش عددی اجزا محدود توسط نرم افزار ABAQUS 6.12 انجام شده است. مقدار فرکانس طبیعی و شکل مود و سایر پارامترهای طراحی و رفتار مجموعه در حین اعمال نوسانات برای 4 نوع ابزار غلتکی مختلف شامل نوع مخروطی شیاردار، پله ای شیاردار، پله ای بدون شیار و نوع زنگوله ای شبیه سازی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که انتقال دهنده پله ای بدون شیار بیشترین ضریب تقویت را دارد لیکن توزیع جابجایی شعاعی در ابزار و انتقال دهنده های مخروطی و پله ای نوع شیار دار نسبت به سایر ابزارها غیر یکنواخت تر می باشد. همچنین در ابزار و انتقال دهنده نوع پله ای بدون شیار و زنگوله ای بازده تبدیل نوسانات طولی به شعاعی بالاتر و توزیع جابجای شعاعی به صورت یکنواخت تر می باشد که در نتیجه شرایط طراحی بهینه را بهتر تامین نموده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Modeling of Roller Tools for Ultrasonic Welding of Thermoplastic Materials

نویسندگان [English]

  • Habib Darabi Bakhteyar 1
  • Abbas Pak 2
1 Arak University of Technology
2 Assistant Professor
چکیده [English]

mass and high quality production assembly parts. The most important and distinguished property of this method to other fabrics and plastic sewing methods is the minimum destruction of materials and fibers because the maximum produced heat occurs in the contact interface. Horn is one of the basic parts of the ultrasonic welding which in addition on the transmitting waves and appropriate energy concentration, provides the necessary pressure to keep the melted joint interfaces together in order to form a weld. The purpose of this paper is to study the design of a roller type tool by numerical method using finite element method. In this research, the design and modeling of continuous welding roller tools was performed using numerical finite element method by ABAQUS 6.12 software. By simulating and analyzing include natural frequency and harmonic analysis, the frequency, mode shape and other design parameters and behavior of the collection during applying oscillations for 4 types of horns include conical integrated, stepped with grooves integrated, stepped without grooves integrated and bell-like horn were derived. The result of the different horns shows that the stepped without groove horn has the highest gain, but the radial displacement distribution in the conical integrated and stepped with groove horns is more non-uniform than other horns. Also, in the stepped without groove and bell-like horn, the efficiency of the conversion of longitudinal to radial displacement and the uniform distribution of radial displacement is more uniform, which results in better optimal design conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Continuous Ultrasonic Welding
  • Thermoplastic Materials
  • Roller Tool
  • Horn
  • FEM modeling