PhD (Engineering), assistant professor of Chair “Nanotechnologies, Materials Science, and Mechanics”
кандидат технических наук, доцент кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»
PhD (Engineering), Director of the Institute of Mechanical Engineering
кандидат технических наук, директор института машиностроения
postgraduate student, assistant of Chair “Nanotechnologies, Materials Science, and Mechanics”
master
магистр
Polypropylene is one of the most popular thermoplastic materials used in industry. To produce goods from this material, the ultrasonic welding method is often used. However, despite a large number of scientific papers, the influence of some parameters of the ultrasonic welding mode on the strength characteristics of polypropylene joints remains unstudied. The paper presents the results of experimental studies of contact spot ultrasonic welding of plates 3 mm thick made of 01003-26 grade polypropylene. The authors considered the process of gradual penetration of the ultrasonic tool working face into polypropylene to a depth equal to the total thickness of the welded plates. Statistical dependences of the depth of the tool face penetration into the material and the force of material separation on the ultrasound exposure time are obtained. The influence of the depth of the ultrasonic tool working face penetration on the tearing force of welded specimens is determined. A significant increase in the tearing force from 150 to 400 N was found at the tool penetration depth of more than 3.5 mm due to an increase in the nominal area of mutual mixing of the material between the welded plates caused by the flow of molten material into the gap. The authors proposed a hypothesis about the flow of the molten material in the direction opposite to the direction of penetration of the working tool by forming traveling Rayleigh waves. However, its confirmation requires additional studies of the influence of the ultrasonic welding mode parameters and the size of the gap between the parts to be joined on the rate of the molten material flow into the gap.
Полипропилен является одним из наиболее востребованных термопластичных материалов, применяемых в промышленности. Для изготовления изделий из данного материала зачастую применяется способ ультразвуковой сварки. Однако, несмотря на большое количество научных работ, влияние некоторых параметров режима ультразвуковой сварки на прочностные характеристики соединений полипропилена остается неизученным. В работе представлены результаты экспериментальных исследований контактной точечной ультразвуковой сварки пластин толщиной 3 мм из полипропилена марки 01003-26. Рассмотрен процесс постепенного внедрения рабочего торца ультразвукового инструмента в полипропилен до глубины, равной общей толщине свариваемых пластин. Получены статистические зависимости глубины внедрения торца инструмента в материал и усилия отрыва материала от времени воздействия ультразвука. Определено влияние глубины внедрения рабочего торца ультразвукового инструмента на усилие отрыва сваренных образцов. Обнаружено значительное увеличение усилия отрыва с 150 до 400 Н при глубине внедрения инструмента свыше 3,5 мм, обусловленное ростом номинальной площади взаимного перемешивания материала между свариваемыми пластинами, вызванного затеканием расплавленного материала в зазор. Предложена гипотеза о течении расплавленного материала в сторону, противоположную направлению внедрения рабочего инструмента, путем формирования бегущих волн Релея. Однако ее подтверждение требует проведения дополнительных исследований влияния параметров режима ультразвуковой сварки и величины зазора между соединяемыми деталями на скорость затекания расплавленного материала в зазор.