شبیه‌سازی و بررسی عددی اثر پارامترهای فرآیند جوشکاری فراصوتی ورق‌های پی‌وی‌سی

جوشکاری فراصوتی یک روش نوین و اقتصادی برای اتصال قطعات هم جنس و غیرهم جنس بویژه قطعات از جنس مواد گرمانرم مانند پلاستیک و منسوجات در تولید انبوه و با کیفیت است. مهم‌ترین ویژگی‌های جوشکاری فراصوتی که آن را 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 که در نتیجه در مقایسه با سایر فرآیندها بهره‌وری بالایی ایجاد می نماید. برای رسیدن به یک جوش باکیفیت مناسب و استحکام بالا در روش جوشکاری فراصوتی نیاز است که پارامترهای موثر فرآیند مشخص و تاثیر هر یک مورد مطالعه قرار گیرد. در این مقاله مدل‌سازی فرآیند جوشکاری فراصوتی توسط نرم‌افزار اجزا محدود آباکوس برای ورق از جنس پی‌وی‌سی در دامنه‌های نوسان، فرکانس نوسان و فشار استاتیکی مختلف انجام و اثر آنها بر روی مقدار تنش نرمال در سطح فصل مشترک قطعات جوش داده ‌شده مورد بررسی قرار گرفته‌است. جهت بررسی اثر هریک از پارامترها و اثر متقابل آنها از روش طراحی آزمایش سطح پاسخ استفاده شده ‌است. نتایج بدست آمده نشان داد که هر سه پارامتر دامنه، فرکانس و فشار بر تنش نرمال موثر بوده و دامنه نوسان بیشترین تاثیر و اثر فشار و فرکانس تقریباً یکسان است، به‌طوری که افزایش فشار باعث کاهش و افزایش فرکانس باعث افزایش تنش نرمال می‌گردد. مقدار و شرایط بهینه برای بیشترین تنش نرمال با دامنه نوسان 60 میکرومتر، فرکانس 20 کیلوهرتز و فشار 3.5 بار بدست آمده ‌است.