Polimerlerin lazer ile kaynaklanmasında işlem parametrelerinin deneysel olarak belirlenmesi
Experimental determination of process parameters in laser welding of polymers
- Tez No: 142815
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 176
Özet
ÖZET Plastik parçaların birleştirilmesi üreticiler için önemli bir sorundur. Plastiklerin birleştirme uygulamaları olan yapıştırma, perçinleme, klipsleme, vidalama, kaynak yöntemleri içinde en sık kullanılan birleştirme yöntemi %36'lık bir oranla kaynaktır. Kaynaklama türlerinden (ultrasonik, vibrasyon, sıcak eleman kaynağı.vs.) çok azı seri üretimde uygulanabilmektedir. Bir kaynak yönteminin seçilmesinde rol oynayan ön şartlar, ekonomik olma bakış açısının yanı sıra kaynak işleminden beklenen sonuçları gerektiği şekilde yerine getirebilir özellikte olmasıdır. Üreticilerin işlem açısından en büyük beklentileri iki parça arasındaki bağlantının sızdırmaz ve sağlam olmasıdır. Bu beklentileri mevcut birleştirme yöntemlerinden hiçbiri etkin bir şekilde karşılayamadığından, uygulanacak yönteme bağlı olarak oluşan bu eksiklikleri içermeyen yeni bir yöntem ihtiyacı belirmiştir. Bu teknik levha halindeki ve kalıplanmış haldeki termoplastiklerin her ikisinin de kaynaklanması için uygundur. Elastomerlerin lazer ile kaynaklanması çok sınırlı olarak gerçekleştirilmektedir. Bu yöntemde, diyot lazerinin ışınları birleştirilecek parçaların birinin içinden geçerek diğer parçanın yüzeyi tarafından yutulurlar. Bu sırada yutulan ışınlar ara yüzeyde ısıya dönüşür ve polimer erir. Lazer ışınlarının ikinci parçanın yüzeyinde yutulması işlemi katkı maddeleri veya renk maddeleri aracılığıyla sağlanır. Her iki polimer parça da kaynak işlemi sırasında kararlı bir biçimde birbirlerine bitişik konumda olduklarından, eriyen yüzeyden lazer ışınını geçiren şeffaf parçanın yüzeyine de ısı transferi gerçekleşir. Bu ısı transferinin sonucunda bu parçanın yüzeyi de erir ve birleştirilecek her iki parçanın polimer zincirleri arasında bir difüzyon (kaynama) gerçekleşerek birleştirilecek iki parça arasında kararlı bir bağlantı sağlanmış olur. Bu çalışmada, lazer kaynak parametrelerini belirlemek amacıyla 3000 civarında kaynaklama yapılmıştır. Bu çalışma 4 bölüme ayrılabilir: Birinci bölümde %0.5, %0.25, %0.1ve %0.01 oranında karbon siyahı içeren HİPS'den yapılmış deney çubukları ile katkısız HİPS'den yapılmış deney çubukları bir diyot lazer kullanılarak lazer gücü ve besleme hızı parametreleri ile birbirlerine kaynaklanmış ve daha sonra kaynaklanan çubuklar çekme testine tabi tutularak kaynak dayanımları kaynak alanı değişimi göz önüne alınmadan ölçülmüştür. İkinci bölümde %1, %0.5, %0.25, %0.1ve %0.01 oranında karbon siyahı içeren, %4 oranında mor ve Ti20 renklendirici içeren ve iki farklı NIR yutucu katkı içeren HİPS'den yapılmış deney çubukları ile katkısız HİPS'den yapılmış deney çubukları ve ayrıca iki farklı NIR yutucu katkı içeren HİPS'den yapılmış deney çubukları Ti20 katkılı HIPS ile ve GPPS'den yapılmış deney çubukları kaynak ara yüzeyine yutucu madde sürmek kaydıyla bir diyot lazer kullanılarak ve lineer enerji parametresi ile birbirlerine kaynaklanmış ve daha sonra kaynaklanan çubuklar çekme testine tabi tutularak kaynak dayanımları kaynak alanı değişimi göz önüne alınarak ölçülmüştür. Üçüncü bölümde %0.1 oranında karbon siyahı içeren HİPS'den yapılmış deney çubukları ile katkısız HİPS'den yapılmış deney çubukları bir diyot lazer kullanılarak lazer gücü ve beleme hızı parametreleri ile birbirlerine kaynaklanmış ve daha sonra xiiikaynaklanan çubuklar çekme testine tabi tutularak kaynak dayanımları kaynak alanı değişimi göz önüne alınarak ölçülmüştür. Son bölümde ise kaynak edilecek parçalar arasına uygulanan birleştirme basıncının kaynak dayanımına olan etkisi incelenmiştir. Polimerlerin lazerle kaynaklanmasının tek bir işlem parametresi ile yapılabileceği gösterilmiştir. Kaynak dayanımının kaynak bölgesine verilen enerji ile arttığı fakat belli değerden sonra azalmaya başladığı görülmüştür. Katkı malzemelerinin cinsinin ve miktarının polimerlerin yutma ve geçirme kabiliyetini nasıl etkilediği incelenmiştir. Son olarak kaynaklama için gerekli olan birleştirme basıncının en küçük değeri belirlenmiştir. XIV
Özet (Çeviri)
SUMMARY It is an important concern for producers to join plastic parts. Welding is the most frequently used joining technique among adhering, riveting, clipsing and screwing techniques by the ratio of 36%.Only very few of the welding techniques (ultrasonic, vibration, hot plate weldings, etc.) are to be implemented appropriately in mass production. The criteria in choosing a welding technique are welding technique's economical feasibility and technical capability that satisfies requirements. The greatest expectation of producers is to have a welding technique which gives a sealed and strong joining of plastic parts. Since these expectations can not be satisfied with current welding techniques, it is required that a new welding technique which is to involve these requirements be developed. Laser transmission welding technique is appropriate for welding both termoplastics in sheet form and molded termoplastics. It is limited to weld elastomers through laser welding. Laser melts plastic which is in welding zone and welding occures by applied pressure in laser welding. In this technique, the beam of diode laser passes through one of the parts which is going to be welded and absorbed on mid surface (contact surface) by the other part. The absorbed beam generates heat on mid surface and melts polymer. Additives, pigments and dyes are used to improve absorption of the latter part. Since each of the parts is fixed constantly touching each other, heat transfer from melted surface to transparent part occurs. The surface of transparent part melts because of the heat transfer and the parts are joined by interdiffusion between polymer chains. In this study, approximately 3000 specimens have been welded aiming to determine laser welding parameters. This study can diveded into 4 groups: In the first part, 0.5%, 0.25%, 0.1% and 0.01% of carbon black added HIPS specimens have been welded to virgin HIPS specimens by using laser power and feed rate parameters and a diode laser and then by appling tensile test to the welded specimens weld strength has been measured not considering weld area changes. In the second part, 1%, 0.5%, 0.25%, 0.1% and 0.01% carbon black, 4% purple and Ti20 pigment and two different NIR absorber added HIPS sprecimens to virgin HIPS specimens, two different NIR absorber added HIPS specimens to Ti20 added HIPS and GPPS specimens on which absorbant substance is applied have been welded by using laser power and feed rate parameters and a diode laser and then by appling tensile test to the welded specimens weld strength has been measured considering weld area changes. In the third part, 0.1 % carbon black added HIPS specimens have been welded to virgin HIPS speciments by using laser power and feed rate parameters and a diod laser and then by appling tensile test to the welded specimens weld strength has been measured considering weld area changes. xvIn the last part, the effects of contact pressure between parts which are going to be welded are examined. It is shown that laser welding of plastics can be done with a single process parameter. It is also seen that welding strength increases with increasing linear energy until a critical value. When the optimum linear energy level is exceeded welding strength decreases dramatically. It is examined how type and amount of additives in polimer affect absorption and transparancy characteristics of polymers. Finally, minimum contact pressure that is required for welding is determined. XVI
Benzer Tezler
- Geliştirilmiş elektromekanik özelliklere sahip 3B basılabilir tekli ve ikili-metalik (Cu/Ag) nanopartiküllerin yerinde sentezi
In-situ synthesis of 3D printable mono- and bi-metallic (Cu/Ag) nanoparticles with enhanced electromechanical properties
İSMAİL AKTİTİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİ VAROL
- Reaktif vinil eter yan zincirleri içeren PEG-bazlı polimerlerin katyonik fotopolimerizasyon ile çapraz bağlanması
Photoinduced cationic crosslinking of PEG-based polymers with highly reactive vinyl ether side chains
EMRE TUNÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Polimer malzeme üzerinde lazer kullanarak mikrolens dizlerinin oluşturulması
Formation of microlens array using laser on polymer material
MUSTAFA DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN SARI
- Biyomedikal uygulamalarda kullanılan metal nano malzemelerin üretimi, karakterizasyonu ve lazer ile etkileşimlerinin incelenmesi
Fabrication and characterization of metal nanomaterials used in biomedical applications and investigation of their interactions with the laser
HALİT ÇAVUŞOĞLU
Doktora
Türkçe
2016
Mühendislik BilimleriSelçuk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SELMAN YAVUZ
- Işıkla tetiklenen ters elektron gereksinimli Diels-Alder reaksiyonu ile tek zincir polimer nanoparçacıkların hazırlanması
Fabrication of single-chain polymer nanoparticles by light-induced electron demand Diels-Alder reaction
ADALET NUR ALTUNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ