program nucleu pn 16 08 - isim...
TRANSCRIPT
Program Nucleu PN 16 08 Proiect PN 16 08 102 - Cercetări privind dezvoltarea de scule ultrasonice inovative şi tehnologii ecologice de îmbinare pentru aplicaţii industriale
PN 16 08 102 – f3 / 1
Faza 3 - Realizarea și testarea în condiții de laborator a sonotrodei inovative pentru sudarea suprafețelor cu dispunere spațială.
1. Rezumatul fazei: Faza a treia a proiectului a avut drept scop întreprinderea de activitati avind ca obiect „Realizarea și testarea în condiții de laborator a sonotrodei inovative pentru sudarea suprafețelor cu dispunere spațiala,, respectiv de a proiecta, calibra si experimenta scule ultrasonice pentru îmbinarea materialelor cu dispunere spațială. Lucrarea abordează problema proiectarii si calibrarii functionale pentru sonotrode specializate cu geometrie spatiala, in corelare cu influența geometriei suprafețelor active ale sonotrodei calității îmbinării materialelor plastice din familia PVC, POLYPLANE. Lucrarea este structurata in patru capitole: Capitolul 1: Analiza si configuratie structurala sonotrode utilizaind programe software specializate 1.1 Sonotoda specializata monobloc cu 8 lobi activi, aliaj Ti Grade 5, pentru imbinarea materialelor polimerice compozite , Polyplane Dimesiunile geometrice exterioare ale sonotodei monobloc 35 kHz cu opt lobi activi ,cu stiatiuni avind inaltimea de 0,8mm, si pasul 0,8 mm, introduse in programul de simulare sunt prezentate in figura 1.1
Fig. 1.1 Dimesiuni exterioare si interioare ale sonotrodei monobloc 35 kHz cu opt lobi
activi
A
B
PN 16 08
Materiatitan Ti vitezei deste pre
Reprezeactivi, s
Fi
Reprezede 2,921.1.4.
Fig.1
201 – f3 / 2
alul utilizat Grade 5,av
de propagarezentata in d
Fig. 1.
entarea elemsunt prezent
g.1.1.3 Ele
entarea tens2 Mpa, la
1.1.2. Variat
in construcvind caractere a suneteudiagrama di
.1.1. Caract
mentelor de tate in figur
ementele de
siuni axiale,cota X= 17
tia vitezei d
ctia sonotoderisticile meului in matern figura 1.1
teristici mec
caracterizara 1.1.3
caracteriza
, evidentiaz7,0 mm pen
de propagare
ei monobloecanice si acrialul aliaj d
1.2.
canice si acu
are ale sonot
are ale sonotactivi
a un maximntru 1 micr
e a sunetulu
oc 35kHz ccustice prezde titan Ti G
ustice otel d
trodei mon
trodei mon
m rezultat inon amplitud
ui cu temper
cu opt lobi zentate in figGrade 5, in
de inalta rez
nobloc 35 k
nobloc 35 k
n urma simudine, este p
ratura, aliaj
activi estegura 1.1.1. functie tem
zistenta
kHz cu opt l
kHz cu opt l
ularii avind vprezentata i
titan Ti Gra
e aliaj de Variatia
mperatura
obi
obi
valoarea n figura
ade 5
PN 16 08 201 – f3 / 3
Fig. 1.1.4 Tensiunea axiala a sonotrodei monobloc 35 kHz cu opt lobi activi Reprezentarea variatiei amplitudinii de oscilatie in lungul transformatorului de amplitudine evidentaza un punct nodal de oscilatie zero la coordonata X= 25,6 mm, prezentat in figura 1.1.5. Energia de deformatie cumulata - in volum si lineara, in structura interna a sonotrodei monobloc 35 kHz, cu opt lobi activi, are o valoare maxima de 9,78 10-3 Joules, pentru 1 micron amplitudine este prezentata in diagrama din figura 1.1.6. Pierderile de energie cumulate- in volum si lineara, in structura interna a sonotrodei de amplitudine monobloc 35 kHz, are o valoare maxima de 8,3-3 watt, pentru 1 micron amplitudine, este prezentata in diagrama din figura 1.1.7.
Fig. 1.1.5 Reprezentarea variatiei amplitudinii la frecventa 35 kHz, sonotroda monobloc cu opt lobi activi
Fig. 1.1.6 Reprezentare energia de deformatie cumulata - in volum si lineara la frecventa 35 kHz, sonotroda monobloc cu opt lobi activi
PN 16 08
1.2 Sonmateria Reprezeprezent
F Reprezede 2,12 Energiamonobl
201 – f3 / 4
SONOTRSUDA
Fig.1.
notoda spealelor polim
entarea elemate in figura
Fig.1.2.1 E
entarea tensMpa, la co
a de deformloc 35 kHz,
RODA SPEAREA MA
1.8 Sonotro
ecializata mmerice com
mentelor de a 1.2.1
Elementele d
siuni axiale,ota X= 36,7matie cumuare o valoa
ECIALIZAATERIALE
oda monoblo
monobloc, mmpozite
caracteriza
de caracteriz
, evidentiaz mm pentru
ulata - in vare maxima
ATA , MATELOR POL
oc cu opt lo
material Al
are ale sonot
zare ale son
a un maximu 1 micron avolum si lide 5,78 10-
ERIAL TiGLIMERICE
obi activi 35
l 7075, pen
trodei mon
notrodei mo
m rezultat inamplitudineineara, in s-5 Joules, p
Grade 5 PECOMPOZ
5 kHZ, Ti G
tru sudare
nobloc Al70
onobloc Al7
n urma simue. structura inpentru 1 mic
ENTRU ZITE
Grade 5
e sudarea
075 , 35 kH
7075, 35 kH
ularii avind v
nterna a soncron amplitu
Hz, sunt
Hz
valoarea
notrodei udine.
A
B
PN 16 08
Pierderiamplituamplitu
Repreze35 kHz
Reprezede 2,61 Energiamonoblmicron
P
201 – f3 / 5
ile de energudine monoudine.
Fig.1.2
entarea elem, sunt preze
Fig.1.3.1
entarea tensMpa, la co
a de deformloc 35 kHzamplitudin
SOPENTRU S
gie cumulateobloc 35 kH
.6 Sonotrod
mentelor de entate in figu
1 Elemente
siuni axiale,ota X= 58,3matie cumu, cu doi lobe .
NOTRODASUDAREA
e- in volumHz, are o
da monoblocmater
caracterizaura 1.3.1
ele de caract
, evidentiaz mm pentru
ulata - in vbi activi, ar
A SPECIAA MATERI
m si lineara, valoare m
c 35 kHz,mrialelor polim
are ale sonot
terizare ale
a un maximu 1 micron avolum si lire o valoare
ALIZATA MALELOR
in structuraaxima de
material Al70merice
trodei mon
sonotrodei
m rezultat inamplitudineineara, in se maxima d
MONOBLOPOLIMER
a interna a tr1,30-3 watt
075, pentru
nobloc din m
,TiGrade 5
n urma simue. structura inde 3,11 10-4
OC Al 7075RICE COMP
ransformatot, pentru 1
sudarea
material Ti G
, 35 kHz
ularii avind v
nterna a son4 Joules, p
5 POZITE
orului de micron
Grade 5
valoarea
notrodei pentru 1
PN 16 08
Pierderiamplituamplitu 1.3 Sonpolime
1.4 Sonpolime ReprezeAl7075,
201 – f3 / 6
PE
PE
ile de energudine monoudine.
notoda sperice compo
Fi
notroda sprice compo
entarea elem, 35 kHz , su
SONENTRU SU
SONOENTRU SU
gie cumulateobloc 35 k
ecializata mozite
ig.1.3.6 Son
ecializata mozite
mentelor de unt prezent
NOTRODAUDAREA
OTRODA SUDAREA
e- in volumkHz, are o
monobloc a
notroda mon
monobloc
caracterizaate in figura
A SPECIALMATERIA
SPECIALIZMATERIA
m si lineara, valoare m
aliaj titan T
nobloc Ti G
extrudat A
are ale sonota 1.4.1
LIZATA Al7ALELOR P
ZATA Ti GALELOR P
in structuramaxima de
i Grade 5, p
Grade 5, frec
Al7075, pen
trodei spec
7075 OLIMERIC
Grade 5 OLIMERIC
a interna a tr2,6-3 watt,
pentru sud
cventa 35 kH
tru sudare
cializate mon
CE
CE
ransformato, pentru 1
darea mate
Hz
a materiale
nobloc din
orului de micron
rialelor
elor
material
PN 16 08
Fig
Reprezede 1,64 ReprezeevidentEnergiamonoblamplituPierderiamplitumicron
1.5 Sonmateria
201 – f3 / 7
SON
PEN
g.1.4.1 Elem
entarea tensMpa, la co
entarea variaza punctu
a de deformloc extrudaudine. ile de energ
udine monoamplitudin
Fig. 1.
notroda spalelor polim
NOTRODA
NTRU SUD
mentele de
siuni axiale,ota X= 28,3iatiei ampli
ul nodal de omatie cumuat 35 kHz,
gie cumulatebloc extrude.
4.6 Sonotro
ecializata 3merice com
A SPECIALEXT
DAREA MA
caracterizar
, evidentiaz mm pentruitudinii de ooscilatie zerulata - in v
are o val
e- in volumdat 35 kHz
oda monobl
35 kHz monmpozite
LIZATA MOTRUDAT ATERIALE
re ale sonot7075
a un maximu 1 micron aoscilatie in ro la coordovolum si liloare maxim
m si lineara, z, are o val
oc la frecve
nobloc ma
ONOBLOC
ELOR POL
trodei mono
m rezultat inamplitudine
lungul tranonata X= 28ineara, in sma de 6,31
in structuraloare maxim
enta 35 kHz
terial Ti Gr
C Al 7075
LIMERICE
obloc extrud
n urma simue. nsformatoru8,5 mm. structura in10-5 Joules
a interna a trma de 1,4
z, Al7075 e
rade 5, pen
dat, 35 kHz
ularii avind v
ului de amp
nterna a son, pentru 1
ransformato10-3 watt, p
extrudat
ntru sudare
, Al
valoarea
plitudine
notrodei micron
orului de pentru 1
ea
PN 16 08
ReprezeTi Grad
Fig
Reprezede 3,05
Reprezeevident
Energiamonoblamplitu
Pierderiamplitumicron
201 – f3 / 8
SONO
PEN
entarea elemde 5, 35 kHz
g.1.5.1 Elem
entarea tensMpa, la co
entarea variiaza punctu
a de deformloc extrudaudine.
ile de energudine mono
amplitudin
Fig.
OTRODA S
NTRU SUD
mentelor de z , sunt prez
mentele de c
siuni axiale,ota X= 24,7
iatiei ampliul nodal de
matie cumuat 35 kHz,
gie cumulatebloc extrude.
. 1.5.6 Sono
SPECIALIZEXT
DAREA MA
caracterizazentate in fi
caracterizar
, evidentiaz mm pentru
itudinii de ooscilatie ze
ulata - in vare o valo
e- in volumdat 35 kHz
otroda mono
ZATA MONTRUDAT ATERIALE
are ale sonotgura 1.5.1
re ale sonotr5, 35 kHz
a un maximu 1 micron a
oscilatie in ero la coordo
volum si lioare maxim
m si lineara, z, are o val
obloc la frec
NOBLOC
ELOR POL
trodei spec
rodei monob
m rezultat inamplitudine
lungul tranonata X= 25
ineara, in sma de 1,13
in structuraloare maxim
cventa 35 k
Ti Grade 5
LIMERICE
cializate mon
bloc din ma
n urma simue.
nsformatoru5,3 mm.
structura in10-3 Joules
a interna a trma de 9,6
kHz, Ti Gra
5
nobloc din
aterial Ti Gr
ularii avind v
ului de amp
nterna a sons, pentru 1
ransformato10-3 watt, p
ade 5
material
rade
valoarea
plitudine
notrodei micron
orului de pentru 1
PN 16 08 201 – f3 / 9
Capitolul 2: Testarea în condiții de laborator a sonotrodelor inovative pentru sudarea suprafețelor cu dispunere spațială 2.1 Materiale pentru sudare ultrasonica Un material compozit structurat acoperit, figura 2.1, este de regula alcatuit dintr-o baza de material tesut, stabilizat si protejat de acoperiri pe ambele parti. Pentru ingineria structurilor de tensiune, cele mai comune alegeri sunt materialele din Poliester invelite in PVC. Invelisul din PVC contine aditivi care includ stabilizatori de raze ultraviolete, inhibatori de foc, agenti de colorare si agenti fungici. Materialele compozite de calitate, reprezinta o alegere a lacurilor de protectie PVDF(Polimer fluorinat) care sporesc posibilitatea de curatare mai usoara a membranei PVC. Pentru a imbunatati acest lucru si pentru a-i mentine translucenta, producatorii specializati ofera o gama larga de produse, inclusiv lac PVDF pe ambele parti ale materialului, perfect sudabile.
Figura 2.1 Sectiune tipica a materialului compozit acoperit cu PVC-Poliester Tehnologia de fabricatie a membranelor polimerice compozite, figura 2.2 implica laminarea materialului de baza poliester tesut cu foliile de acoperire din materialul de acoperire PVC, prin utilizarea tehnologiilor de imbinare ultrasonice.
Figura 2.2 Schematizare proces tehnologic de fabricatie a materialului compozit acoperit cu PVC-Poliester
Materialul polimer compozit utilizat in programele experimentale este de tip H5560, 680g /m2, RAL 9006 . Caracteristicile tehnice pentru acest material sunt, rezistenta la impact (grindina, produse granulare, nisip) 300N, conformDIN 53363, rezistenta la temperatura -300 C + 700 C, conform DIN EN 1876-1, rezistenta la foc, max. 100mm/min, conform ISO 3795, rezistenta la radiatii UV si IR, 7-8 conform ISO 105 B02.
Strat superior
Strat adeziv
Baza stratului
Material de baza
Stratul de adeziv Invelis principal Grund principal
PN 16 08 201 – f3 / 10
Pentu progrqamul experimental s-au utilizat urmatoarele materiale: • Material support :
a) Folie material compozit H5560, 680g /m2, RAL 9006 argintiu, gros 0,5 mm, lungime 180mm; b) Folie material compozit H5560, 680g /m2, RAL 9006 argintiu, gros 0,5 mm, lungime 180mm;
2.2 Echipament de sudare specializat Echipamentul de sudare cu ultrasunete HiQ DIALOG 1200, utilizat in programele experimentale, este prezentat in imaginea din figura 2.4 si are urmatoarele caracteristici tehnice:
Fig.2.4 Echipament de sudare cu ultrasunete 35 kHz, 1200W ,HiQ DIALOG 1- Generator de ultrasunete 35kHz; 2- Front panel 15” ; 3- Ansamblul rezonator ultrasonic
9,8μm
- Puterea, min.1200W, 240V/50-60Hz; - Front panel industrial programare si afisare parametrii tehnologici, 15” color; - Software programare parametrii de sudare; - Afisare grafice parametri de sudare; - Afisare parametri realizati - Memorare date proces
3 Experimentari de sudare în condiții de laborator a sonotrodelor inovative pentru sudarea suprafețelor cu dispunere spațială Testarea sonotrodelor inovative s-a realizat prin calibrarea elecroultraacustica a sonotodelor proiectate si realizate la frecventa de oscilatie pentru interfatarea functionala cu echipamentul 35 kHz, 1200W ,HiQ DIALOG. Echipamentul ,35 kHz, 1200W ,HiQ DIALOG este calibrat pentru frecventa minima de functionare de 34.500Hz. Programul experimental a avut in vedere imbinarea materialelor polimerice in varianta de program software echipament , cu timp de sudare programabil. In imaginile din figurile 3.1- 3.5, sunt prezentate rezultatele programului de testare a sonotrodele inovative dezvoltate prin programele software in echiparea echipamentului de sudare cu ultrasunete 35 kHz., 1200W ,HiQ DIALOG.
2
13
PN 16 08 201 – f3 / 11
Fig.3.1 Grafice variatie parametric tehnologici sudare cu sonotroda monobloc 35 kHz , 8 lobi activi, Ti Grade 5
Fig. 3.2 Grafice variatie parametri tehnologici sudare cu sonotroda monobloc 35 kHz , Al 7075
Fig.3.3 Grafice variatie parametri tehnologici sudare cu sonotroda monobloc 35 kHz , Titan Ti Grade 5
PN 16 08 201 – f3 / 12
Concluzii: Rezultate, stadiul realizării obiectivului fazei, concluzii şi propuneri pentru continuarea proiectului
Rezultatele obținute în cadrul fazei III sunt în concordanță cu planul de realizare a proiectului. Rezultatele fazei sunt:
Raport de fază;
Analiza si configuratie structurala sonotrode utilizaind programe software specializate, 5 sonotrode specializate;
Testarea în condiții de laborator a sonotrodelor inovative pentru sudarea suprafețelor cu dispunere spațială, 5 sonotrode specializate;
Elaborare lucrare BID ISIM Nr 4,2016 ,,Optimizarea tehnologiilor de imbinare cu ultrasunete a materialelor polimerice compozite,,
Actualizare bază de date privind stadiul cunoașterii în domeniul ultrasunetelor;
Platformă online actualizata (pagină web) a proiectului,
Fig. 3.4vGrafice variatie parametri tehnologici sudare cu sonotroda monobloc 35 kHz , Al 7075 extrudat
Fig.3.5 Grafice variatie parametri tehnologici sudare cu sonotroda monobloc 35 kHz , Ti Grade 5
PN 16 08 201 – f3 / 13
Proiectul va continua cu o noua fază pentru anul 2017,avind ca denumire „Cercetări experimentale privind dezvoltarea de sonotrode inovative cu capete multiple, interschimbabile”
Responsabil proiect,
SÎRBU Nicușor-Alin