عنوان :

مقاله پلاستیک

تعداد صفحات : ۸۸

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این پروژه جوشکاری ورق PTFE مورد مطالعه قرار گرفته است. در مورد تهیه ورق تفلون لازم به ذکر است که این نوع پلاستیک به ضخامتهای متفاوت در بازار عرضه می گردد. در این کارخانه ضخامتهای ۲ الی ۲۰۰ میلی متر ارائه می گردد که برای بالا بودن دقت در آزمایش و سهولت کار ضخامت ۵ میلی متر انتخاب گردید PTFE از اعضای معروف و مهم خانواده پلی اتیلن ها می‌باشد. تفلون یکی از انواع پلاستیک است که امروزه نقش مهمی را در صنایع ایفا می کند و در بسیاری موارد و شرایط استراتژیک جایگزین قطعات فلزی شده است. خواص ویژه این پلاستیک و قابلیت تراشکاری آن و همخوانی با محیط های جوی متفاوت ما را بر آن داشت که مطالعه و تحقیقی داشته باشیم بر نحوه اتصال و جوشکاری و مونتاژ قطعات تفلون و انواع روشهای جوشکاری پلاستیکها و در نهایت هدف، ارائه نتایج حاصل از آزمایشات تجربی و ارائه نظر رو راهکار در مورد نحوه جوشکاری تفلون به روش ابزار داغ می باشد. در این میان تلاش خواهد شد تأثیر نوع طرح پخ و یا عملیات حرارتی تکمیلی برروی استحکام جوش حاصله نمایان گردد.

حاصل کلیه مراحل تهیه مواد اولیه و ابزار سازی و منبع حرارتی و جوشکاری و ایجاد طرح اتصالهای مختلف، یک سری نتایج تجربی و عملی و تئوری در مورد جوشکاری تفلون بود که به بررسی نتایج و تحلیل در مورد آن پرداخته می شود.از یک ورق تفلون ۶۰ قطعه نمونه مستطیل شکل به ابعاد cm 8*5 تهیه شد. پس از کار برروی آنها و پرداخت و تمیزکاری نمونه ها به طرق مختلف و با آزمایشات متفاوت نهایتاً یک سری نمونه جوش بدست آمد که شامل طرح اتصالهای مختلفی از جمله سر به سر ساده ، سر به سر با طرح پخ جناقی دو طرفه، لب روی لب ساده و لب روی لب همراه با پرس بود. از هر یک از این مدلهای بدست آمده سه نمونه تهیه شد که بتوان پس از تست به یک حد میانگین در جواب دست یافتن. اثر عملیات حرارتی پیش گرم و پس گرم نیز برروی هر یک از مدهای ذکر شده آزمایش شد و از هر یک سه نمونه تهیه شد تا مقایسه‌ای شود بین حالت عملیات حرارتی شده و حالت بدون عملیات حرارتی که نتایج قابل توجهی بدست آمد.

سپس نتایج نشان داد که به طور کلی هر روش و طرح اتصالی که به نفوذ بیشتر ریشه جوش کمک کند در افزایش استحکام قطعه جوشکاری شده پلی تترافلئور و اتیلن موثر خواهد بود. طبق نتایج بدست آمده مناسبترین روش برای افزایش استحکام جوش بکار بردن طرح پخ جناقی برای نفوذ بیشتر ریشه جوش بود در مواردی که نیاز به استفاده از طرح جوش لب روی لب است اثر پرس بسیار مشهود می باشد. همچنین اساساً نیاز به عملیات حرارتی پیشگرم و پس گرم انکار ناپذیر است.

واژه های کلیدی:پلاستیک، پلی تترافلوئور و اتیلن ، تفلون، روشهای جوشکاری، اتصال سر به سر ساده ، اتصال سر به سر با طرح پخ جناقی دو طرفه، اتصال لب روی لب ساده ،اتصال لب روی لب همراه با پرس، عملیات حرارتی پیشگرم و پس گرم

فهرست مطالب

فصل اول : مقدمه    ۱
۱-۱- تاریخچه پلاستیک‌ها    ۱
۲-۱- هدف پروژه    ۳
فصل دوم : مروری بر منابع    ۵
۱-۲- جوشکاری و اتصال حرارتی پلاستیکها    ۵
۲-۲- ایجاد اتصال از طریق چسباندن    ۵
۳-۲- چسبندگی امتزاجی    ۶
۴-۲- پیوند ملاتی    ۶
۵-۲- اتصالات مکانیکی    ۷
۶-۲- انواع جوشها و فرآیندهای مختلف جوشکاری پلاستیک    ۹
۷-۲- آماده سازی سطوح برای جوشکاری    ۱۱
۸-۲- جوشکاری با گاز داغ    ۱۲
۹-۲- تجهیزات و ابزارهای لازم برای جوشکاری با گاز داغ    ۱۳
۱۰-۲- چگونگی انجام عملیات در جوشکاری با گاز داغ    ۱۴
۱۱-۲- جوشکاری آلتراسونیک یا فراصوتی پلاستیکها    ۱۷
طرح اتصال:    ۱۸
۱۲-۲- تجهیزات و ابزارهای جوشکاری آلتراسونیک (فراصوتی)    ۱۹
۱۳-۲- روشهای جوشکاری آلتراسونیک    ۲۱
مزایای استفاده از جوشکاری آلتراسونیک:    ۲۲
۱۴-۲- موارد کاربرد جوشکاری آلتراسونیک    ۲۳
۱۵-۲- جوشکاری اصطکاکی    ۲۳
مزایای جوشکاری چرخان عبارتست از :    ۲۴
معایب استفاده از این روش عبارتنداز:    ۲۵
۱۶-۲- کاربردهای روش جوشکاری اصطکاکی چرخان    ۲۵
۱۷-۲- متغیرهای جوشکاری اصطکاکی چرخان    ۲۶
۱۸-۲- استحکام جوش در روش اصطکاکی    ۲۷
۱۹-۲- جوشکاری با ابزارهای داغ    ۲۸
۲۰-۲- تجهیزات و ابزار لازم در جوشکاری پلاستیکها با ابزار داغ    ۲۹
۲۱-۲- شرایط جوشکاری با ابزارهای داغ    ۲۹
۲۲-۲- کاربردهای جوشکاری با ابزارهای داغ    ۳۰
۲۳-۲- جوشکاری شیاری با ابزارهای داغ    ۳۳
۲۴-۲- نحوه آزمایش و ارزیابی جوشها    ۳۳
فصل سوم :روش انجام آزمایش    ۳۵
۱-۳- تهیه ماده اولیه    ۳۶
خصوصیات فنی پلاستیک پلی اتیلن (PE) :    ۳۷
پلاستیک پلی تترافلوئور و اتیلن (PTFE) :    ۳۸
مزایای پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) :    ۴۲
معایب پلی تترافلوئور و اتیلن (PTFE) :    ۴۳
۲-۳- منبع حرارتی    ۴۳
۳-۳- ابزار سازی    ۴۴
۴-۳- آماده سازی نمونه ها جهت جوشکاری    ۴۴
۵-۳- عملیات پخ زنی    ۴۵
۶-۳- تهیه فیلر به عنوان ماده پرکننده    ۴۶
۷-۳- شرح عملیات جوشکاری با ابزار داغ    ۴۷
۸-۳- جوشکاری تفلون در حالت سر به سر ساده بدون طرح پخ    ۴۷
۹-۳- جوشکاری تفلون به حالت سر به سر با طرح پخ چناقی دو طرفه    ۴۸
۱۰-۳- جوشکاری تفلون به حالت لب روی لب    ۴۹
۱۱-۳- جوشکاری تفلون به حالت لب روی لب به همراه پرس هنگام انجماد    ۴۹
۱۲-۳- خطاهایی که سعی شد هنگام جوشکاری از آنها اهتراز شود عبارتنداز    ۵۰
۱۳-۳- جوشکاری تفلون همراه با عملیات حرارتی پیش گرم و پس گرم    ۵۱
۱۴-۳- تست کشش    ۵۲
فصل چهارم :نتـایـج    ۵۴
۱-۴- نتایج حاصل از تست نمونه شاهد    ۵۴
۲-۴- تست نمونه جوش با طرح اتصال سر به سر ساده    ۵۶
۳-۴- تست نمونه جوش با طرح اتصال سر به سر ساده همراه با عملیات پیش گرم و پس گرم    ۵۸
۴-۴- تست نمونه جوش سر به سر با طرح پخ جناقی دو طرفه    ۵۹
۵-۴- تست نمونه جوش سر به سر با طرح پخ جناقی دو طرفه همراه با عملیات پیش گرم و پس گرم    ۶۱
۶-۴- تست نمونه جوش با طرح اتصال لب روی لب    ۶۲
۷-۴- تست نمونه جوش با طرح اتصال لب روی لب همراه با عملیات پیش گرم و پس گرم    ۶۴
۸-۴- تست نمونه جوش لب روی لب همراه با پرس    ۶۵
۹-۴- تست جوش لب روی لب تحت پرس همراه با عملیات حرارتی پیش گرم و پس گرم:    ۶۷
۱۰-۴- مقایسه نتایج    ۶۸
فصل پنجم :تحلیـل نتایـج    ۷۳
تحلیل با استفاده از مقایسه نتایج    ۷۸
بررسی دلایل کاهش و افزایش استحکام نمونه در حالات مختلف    ۷۹
۱- اثر طرح اتصال:    ۷۹
۲- اثر عملیات حرارتی پیشگرم و پسگرم:    ۸۰
۳- اثر پرسکاری:    ۸۰
نتیجه گیری کلی    ۸۱
منابع    ۸۲

منابع

۱- مترجم: مهندس مرتضی مضطرزاده – مهندس شیرین خسروی / نویسنده : تری ال . ریچاردسون ”پلاستیکهای صنعتی” – سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران – ۱۳۷۶ – ISBN 964-6541 – 00-3 صفحات ۳۳۴-۳۲۴ .

۲- دکتر افسانه ربیعی – ”جوشکاری پلاستیکها” – انتشارات فنی حسینیان – ایران – ۱۳۷۸ ISBN 964-6607-09-8 .

۳- مهندس جمشید قضاتی مصلح آبادی – ”تکنولوژی و کاربرد لاستیک ، پلاستیک و کامپوزیت در صنایع و خودروسازی” – انتشارات دانش و فن – ایران – ۱۳۸۰ . ISBN 964-6471-42-0 .

فصل اول : مقدمه

۱-۱- تاریخچه پلاستیک‌ها

اولین بار در سال ۱۸۶۲ برادران هایت[۱] موفق به تولید سلولوئید شدند و در حدود چهل سال بعد شخصی بنام باکلند [۲] موفق به تولید باکلیت شد. در حد فاصل سالهای ۱۹۲۱ تا ۱۹۲۸ بعضی از انواع نایلون‌ها و همچنین اوره – فرمالدئید و … به بازار عرضه شد و در سال ۱۹۳۴ پلی و نییل کلرید (PVC) در میزان تجاری جهت ساخت محصولات مختلف روانه بازار شد. اما مهمترین دوره پیشرفت پلاستیکها در دهه ۱۹۵۰ و در دهه ۱۹۶۰ اتفاق افتاد که در آن زمان اختراع و تولید انواع مختلف پلاستیک با خواصل و کاربردهای متنوع نقطه عطفی در این صنعت نام گرفت. در این زمان اختراع  تولید انواع مختلف پلاستیک با خواص و کاربردهای متنوع اتفاق افتاد که در آن زمان اختراع و تولید انواع مختلف پلاستیک با خواص و کاربردهای متنوع نقطه عطفی در این صنعت نام گرفت. در این زمان دانشمندانی چون زیگلر [۳]از آلمان و یا ناتا [۴]از ایتالیا اصول و روشهای پلیمریزاسیون را روشن کردند و باعث پیدایش تکنولوژی نوینی در جهت ساخت پلیمرهای مختلفی همچون خانواده پلی اتیلن‌ها و پلی پروپیلن‌ها و پلی اترها و اپوکسی ها و … شدند . اگر بخواهیم اسمی از اولین پلاستیک ساخته شده بشر نام ببریم باید به سلولز نیترات اشاره کنیم که اولین پلاستیک تجاری بود که به بازار عرضه شد ولی به دلیل ضعف‌هایی که داشت از جمله قابل اشتعال بون زیاد و در نتیجه خطرناک بودن این پلاستیک، تحقیقات برای جایگزین کردن نوع پلاستیک دیگری که این ضعف را نداشته باشد توسط پروفسور مایلز  به تولید پلاستیک سلولزاستات منجر شد که این محصول بازار خوبی را کسب کرد. توسعه گرمانرم های PVC و PE کمک بزرگی به متفقین در جنگ جهانی دوم نمود و این امر باعث شتاب تحقیقات در زمینه پلاستیکها در این کشورها شد و در نتیجه پلی استر غیر اشباع، پلی استایرین و اپوکسی کشف شد و به یکباره توجه به صنعت پلاستیک جلب شد.در دهه ۱۹۶۰ نه تنها رشد سریع پلاستیکهای گرمانرم مثل PVC ، PE ، PP ، PS شکل گرفت بلکه دهه ظهور پلاستیک سوپر مثل پلی کربنات، پلی استال فنوکسی‌ها، پلی فنیلین اکسید نیز نام گرفته این پلاستیکها را که مخصوص می‌باشند معمولاً پلاستیکهای مهندسی می‌نامند که به عنوان جایزگین آلیاژهای فلزی در مقایس صنعتی پذیرفته شده‌اند.

در حال حاضر با توجه به پیشرفت های جدید در صنایع خودرو سازی و یا لوازم خانگی قطعات پلاستیکی بخاطر کاهش وزن و افزایش بازدهی، جایگزین مناسبی برای قطعات فلزی شده‌اند. امروزه از انواع پلاستیکهای پلیمری در بازار در حدود ۷۰ درصد آنها مختص به چهار گروه PVC ، PP , PE و پلیمرهای نوع پلی استایرنی (PS) می باشد  برای تولید این چهار زمینه کالا رقابت شدیدی بین شرکتهای شیمیایی مونسافتو، شرکت داو، شل، یونیون کار باید و شرکت پونت و بی‌اف گودریچ و اکسون و فیلپس وجود دارد. در موارد خاصی نیز پلاستکیهای خاص توسط یک یا دو تولید کننده تولید می شوند و جنبه رقابتی بودن از بین می رود.

۲-۱- هدف پروژه

تنوع تعداد پلاستیکهایی که در جهان تولید می شوند به قدری زیاد است که اگر قرار باشد مخشصات و کاربردهای تمامی آنها را روی کاغذ بیاوریم کتابی با هزارات برگ خواهد شد. از سوی دیگر آمار روزانه میزان توید و مصرف انواع پلاستیکها در جهان سر به ارقام نجومی می زند. همین مسأله نشانگر میزن اهمیت پلاستیکها در صنعت و زندگی روزمره بشر در سالهای اخیر است و باز هب همین علت است که می توان به جرأت اعلام نمود که در سالهای اخیر در برخی زمینه ها پلاستیکها توانسته اند به راحتی جانشین فلزات شده و با آنان به رقابت برخیزند لذا همانقدر که تکنولوژی جوشکاری و اتصال فلزات در صنعت حائز اهمیت است جوشکاری پلاستیکها نیز در جای خود باید مورد توجه قرار گیرد. امروزه با استفاده از روشهای مختلف جوشکاری، اتصال و نهایتاً شکل دادن پلاستیکها می توان اشکال و قعطات پیچیده‌ای را تهیه نمود که با استفاده از مواد دیگری مثل چوب و فلز و غیره امکان دستیابی به آنها غیر ممکن و نسبتاٌ مشکل می باشد.

در این میان نقش تفلون به عنوان یک پلاستیک صنعتی بسیار نمایان است. همان گونه که می دانید تفلون یکی از انواع پلاستیک است که امروزه نقش مهمی را در صنایع ایفا می کند و در بسیاری موارد و شرایط استراتژیک جایزگزین قطعات فلزی شده است. خواص ویژه این پلاستیک و قابلیت تراشکاری آن و همخوانی با محیط های جوی متفاوت ما را بر آن داشت که مطالعه و تحقیقی داشته باشیم بر نحوه اتصال و جوشکاری و مونتاژ قطعات تفلون و انواع روشهای جوشکاری پلاستیکها و در نهایت هدف، ارائه نتایج حاصل از آزمایشات تجربی و ارائه نظر رو راهکار در مورد نحوه جوشکاری تفلون به روش ابزار داغ می باشد. در این میان تلاش خواهد شد تأثیر نوع طرح پخ و یا عملیات حرارتی تکمیلی برروی استحکام جوش حاصله نمایان گردد.

۱-۲- جوشکاری و اتصال حرارتی پلاستیکها

قطعات پلاستیکی را می توان به طرق مختف بررویهم سوار کرد. بطور کلی این روشها در ۳ گروه طبقه بندی می شوند که عبارتنداز:

چسباندن پلاستیک‌ها برروی هم.

سوار کردن قطعات پلاستیکی به طریقه مکانیکی.

جوشکاری و اتصال حرارتی پلاستیکها

در فرآیند چسباندن قطعات پلاستیکی سطوحی را که قرار است بهم چسبانده شوند بالایه‌ای از چسب پوشانده و سپس آنها را روی هم گذاشته و با اعمال فشار متوسطی به یکدیگر می چسبانند. نوع چسب مورد استفاده در هر حالت بستگی به نوع ماده‌ای دارد که قرار است چسبانده شود.

۲-۲- ایجاد اتصال از طریق چسباندن

ایجاد اتصال از طریق چسباندن یکی از راههای موثر مونتاژ پلاستیکها در سرعتهای بالا است. این اتصال باعث آمیختن مولکولهای بین قطعات نمی شود. بلکه قطعات را به یکدیگر می‌چسباند. چسباندن چوب ، کاغذ و فلزات نمونه‌هایی از این نوع اتصال می‌باشد. چسبهای مذاب داغ نمونه‌هایی از این مواد هستند که با سرد شدن سخت می­شوند. در این بحث هیچ تمایزی بین چسبهای دائمی، موقت یا جدا شونده نخواهد بود . همه آنها به عنوان موادی که باعث چسبندگی سطح قطعات به یکدیگر می شوند مورد توجه خواهند بود. چسبها در صنایع اتومبیل، نساجی، هوافضا، ساختمان، بسته بندی و الکترونیک استفاده می شود. .

۳-۲- چسبندگی امتزاجی

در اتصالات چسبندگی امتزاجی مولکولهای بین قطعات با یکدیگر آمیخته می شوند. سطوحی از قطعات که به یکدیگر متصل می شوند باید قبلاً بوسیله حرارت یا حلال، نرم یا روان شوند چسبندگی امتزجی نوع چسبندگی شیمیایی است که قطعات را کنار هم نگه می دارد. پیوند با ملات حل کننده، پیوند چرخشی، پیوند جوشکاری با گاز داغ، پیوند با کمک ابزار داغ، پیوند ضربه‌ای ، پیوند دی الکتریک، پیوند ماورای صوت، و پیوند الکترو مغناطیسی روشهایی از چسبندگی امتزاجی می باشند [۱] .

۴-۲- پیوند ملاتی

ملاتهای حل کننده و ملاتهای چسبناک دو نوع ملاتی هستند که کاربرد رایجی دارند . ملاتهای حل کننده حلالها یا مخلوطهایی از حلالها هستند که مواد را حل نموده و سپس با تبخیر حلال، مواد در یکدیگر روان شده و می‌امیزند. ملاتهای غلیظ که گاهی ملاتهای لایه‌ای یا مخلوطهای حلالی نیز خوانده می شوند. متشکل از حلالها و مقایدر کمی از پلاستیکهایی هستند که باید به یکدیگرمتصل شوند. این ملات ماده ویسکوزی است که پس از خشک شدن لایه نازکی از پلاستیکهای مادر را در محل اتصال باقی می گذارد.

ایجاد پیوند با ملات حل کننده فقط برای بعضی پلاستیکهای گرمانرم امکانپذیر است و برای پلاستیکهای گرما سخت چنین پیوندی امکانپذیر نیست. حلالهای دارای نقطه جوش پایین بسرعت تبخیر می شوند. بنابراین تا قبل از تبخیر تمام حلال محل متصل شده باید ثابت بماند. مثالی در این مورد متیل کلراید است با نقطه جوش ۱۰۴ درجه فار نهایت . (۴۰ درجه سانتیگراد). ملاتهای حل کننده با روشهای متعددی برای اتصال پلاستیکها بکار می روند. صرفنظر از روش بکار رفته تمام اتصالات باید تمیز و صاف باشند. بسیار از صنعتگران اتصال جناقی شکل را برای ایجاد اتصال مستقیم دو لبه ترجیح می دهند .در روشن خیساندن، محل اتصال باید با حلال خیسانده شود تا سطح نرمی بدست آید. سپس قطعات در کنار هم با فشار جزئی قرار می گیرند تا حلال تبخیر گردد. اگر فشار بیش از حد بکار برده شود ممکن است بخشهای نرم خارج از نقطه اتصال فشرده شده و اتصال ضعیفی ایجاد شود.سطوح بزرگ ممکن است در ملاتها روی آنها اسپری گردد . با نفوذ حلال به داخل درز یا ترک محل شکستگی نیز می توان اتصال امتزاجی ایجاد نمود. قلموی کوچک نقاشی یا سرنگهای زیرجلدی ابزارهای دستی تزریق ملات می باشند.

۵-۲- اتصالات مکانیکی

قطعات پلاستیکی را می توان با استفاده از اتصالات مکانیکی ماند پیج، پرچ، بست، مهره، مفصل، چفت فنری و غیره نیز برروی هم سوار کرد. مزیت اصلی استفاده از اتصالات مکانیکی برای سوار کردن قطعات پلاستیکی اولاً امکان اتصال قطعات غیر همجنس برروی هم و ثانیا امکان اتصال قطعات ساخته شده از پلاستیکهای ترموست علاوه بر ترموپلاستیک ها می باشد. بست های مکانیکی متعددی برای استفاده در پلاستیکها وجود دارد . پیچهای خودکار زمانی بکار می روند که بست غالباً‌ نباید باز شود ولی زمانی که نیاز به باز کردن مرتب اتصال باشد مهره فلزی در پلاستیک ممکن است در قالب قرار گرفته یا پس از قالب گیری نصب شوند. پیچها و پرچهای پلاستیکی یا فلزی برای مونتاژ دائمی بکار می‌روند و پیچهای ماشینی ، مهره ها و پیچهای استاندارد که از پلاستیک یا فلز ساخته شده‌اند در روشهای معمول مونتاژ بکار می روند [۱] .

اتصال حرارتی اولین روش برای سوار کردن ورقها و لوله‌های پلاستیکی بخصوص انواع ترموپلاستیکی ان می باشد. در این روش که بیشتر برای اتصال ورقها و لوله های پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرد. از اعمال همزمان فشار و حرارت به موضع اتصال استفاده می شود. ساده ترین روش برای اینکار شامل لوله های فلزیی است که المنت‌های حرارتی برق در داخل آنها جای گرفته باشد. وسیله دیگری که در این زمینه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد شامل المانهای اتصال حرارتی الکترونیکی و با فرکانس بالا است.

[۱] (Hyatt)

[۲] (Backle land)

[۳] (Ziegler)

[۴] (Na tta)

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .