بررسی تجربی اتصال ورق آلومینیوم و کامپوزیت cfrp با استفاده از فرایند ساخت افزایشی اولتراسونیک

به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن دو ماده آلومینیم و الیاف کربن، کاربرد این دو ماده و اتصال آن‌ها به یکدیگر در صنعت خودروسازی و هوافضا در حال گسترش است. هدف اصلی از انجام این پژوهش، تشکیل یک سازه سه بعدی متشکل از سه لایه ورق متصل‌شده به یکدیگر با استفاده از فرایند ساخت افزایشی اولتراسونیک می‌باشد. این سازه سه لایه‌ای به صورت دولایه آلومینیوم 6061 در دوطرف و یک لایه پلیمر بهبود یافته با الیاف کربن لایه چینی شده است. در نهایت با دستگاه آزمون کشش، استحکام کششی‌برشی سطح مقطع جوش تمامی 15 نمونه آزمایشی، بر حسب مگاپاسکال اندازه‌گیری شد. طراحی آزمایش با روش پاسخ سطح، نوع باکس بنکن انجام شد. سه پارامتر توان، زمان و فشار و هر کدام در سه سطح به عنوان پارامترهای متغیر در نظر گرفته شده است. به منظور طراحی آزمایش و همچنین تحلیل و بررسی داده‌های آزمون، از نرم افزار دیزاین اکسپرت بهره گرفته‌شده است. نمودارهای تاثیر هرکدام از پارامترها استخراج شد و پارامترهای بهینه نیز بدست آمد. نتایج نشان داد که پارامتر توان اولتراسونیک بیشترین و پارامتر فشار کمترین تاثیرگذاری در استحکام کششی برشی جوش را دارند. بیشترین استحکام کششی‌برشی با پارامترهای توان 1400 وات، زمان 4/0 ثانیه و فشار 7 بار برابر با حدود 92 مگاپاسکال بدست آمد.

experimental study of the ultrasonic additive manufacturing using the aluminum and cfrp composite

due to the high strength to weight ratio of aluminum and carbon fiber, the use of these two materials and their connection to each other is expanding in the automotive and aerospace industry. the main purpose of this research is to connect three layers of sheets to each other layer by layer, consisting of two layers of aluminum 6061 t6 on both sides with a thickness of 1 mm and a layer of cfrp with a thickness of 0.7 mm in the middle, which was done successfully. 15 pieces of aluminum and cfrp sheets were divided into 25 x 60 mm pieces connected to each other layer by layer using ultrasonic metal welding machine. finally, with the tensile testing machine, the shear tensile strength of the weld cross-section of all 15 test samples was calculated and measured. the design of the experiment was done with the response surface method, the box behnken type, and three parameters of power, time, and pressure, each at three levels, are considered as variable parameters. in order to design the experiment as well as analyze and check the test data, design expert software has been used. in the following, the graphs of the influence of each of the parameters were extracted and the optimal parameters were also obtained. the highest shear tensile strength was obtained with power parameters of 1400 watt, time of 0.4 seconds and pressure of 7 bar equal to about 92 mpa.