PMMA ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Otomotiv endüstrisindeki araç aydınlatma sistemlerinde kullanılan termoplastik malzemelerin birleştirilmesinde lazer iletim kaynağı üstün özellikleri nedeni ile öne çıkmaktadır. Ancak, proses parametreleri kaynak kalitesini doğrudan etkilediği için etkilerinin tespit edilmesi oldukça önemlidir. Bu çalışmada 2,7 mm kalınlığındaki Akrilonitril bütadien stiren (ABS) ve şeffaf Polimetil metakrilat (PMMA) malzemeler LPKF Twinweld 3D 6000 lazer cihazı ile birleştirilmiştir. Lazer iletim kaynağındaki önemli parametreler olan lazer gücü, baskı kuvveti ve ilerleme hızının etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışmada lazer gücü 20-50 W aralığında, ilerleme hızı 30-150 mm/s aralığında ve baskı kuvveti 55-85 N aralığına çalışılmıştır. Farklı parametre kombinasyonlarında birleştirilen numuneler çekme testlerine tabi tutularak mekanik dayanımları incelenmiş ve parametreler ile ilişkilendirilmiştir. Yapılan testler sonucunda en yüksek ortalama mekanik dayanım ve ortalama kopma uzaması 30 W, 70 mm/s ve 70 N parametre kombinasyonunda elde edilmiştir. Diğer tüm parametrelerin sabit tutulduğu durumda mekanik dayanım üzerindeki en etkili parametrenin lazer gücü olduğu görülmüştür.

Investigation of the Process Parameters on the Laser Transmission Welding of PMMA and ABS Materials

In the automotive industry, the use of thermoplastic and laser transmission source in vehicle lighting systems stands out because of the superior properties, and it is widely used in production and joining processes. However, as the process parameters directly affect the welding quality, it is very important to determine their effects. In this study, 2,7 mm thick Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and transparent Polymethyl methacrylate (PMMA) materials are combined with LPKF Twinweld 3D 6000 laser device. The effects of laser power, pressure force and feed rate, which are important parameters in laser transmission welding, are investigated. Lab-joint welding is performed with ABS and PMMA materials at 20-50 W laser power, 30-150 mm /s laser speed and 55-85 N pressure force. Samples combined in different parameter combinations are subjected to tensile tests, their mechanical strengths are examined and correlate with the parameters. As a result of the tests, the highest average mechanical strength and average elongation at break are obtained in the combination of 30 W, 70 mm/s and 70 N parameters. When all other parameters are kept constant, it is seen that the most effective parameter on mechanical strength is laser power.

___

  • Acherjee, B., Misra, D., Bose, D. ve Venkadeshwaran, K. (2009) Prediction of weld strength and seam width for laser transmission welding of thermoplastic using response surface methodolog, Optic&Laser Technology, 41, 956-967. doi:10.1016/j.optlastec.2009.04.007
  • Acherjee, B., Mondal, S., Tudu, B. ve Misra, D. (2011) Application of artificial neural network for predicting weld quality in laser transmission welding of thermoplastics, Applied Soft Computing, 11, 2548–2555. doi:10.1016/j.asoc.2010.10.005
  • Acherjee, B. (2017) Selection of optimal parameters for laser transmission welding of polycarbonate using desirability function analysis, Materialstoday:Proceedings, 4(8), 7161-7170. doi:10.1016/j.matpr.2017.07.042
  • Barma, J. D., Bandyopadhyay, A. ve Pal, P. K. (2013) Parametric optimization of transmission laser welding process applying taguchi method, Advanced Materials Research, 622/623, 294-298. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.622-623.294
  • BASF. (2013). Laser Welding of Engineering Plastics – Technical Information. Erişim Adresi: http://www.plasticsportal.net (Erişim Tarihi: 03.10.2020)
  • BASF. (2003) Laser transmission welding of semi-crystalline thermoplastics - part 1: optical characterization of nylon-based plastics, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 21(12), 1101-1122. doi:10.1106/073168402024286
  • Bhattacharya, R., Kumar, N., Kumar, N. ve Bandyopadhyay, A. (2018) A study on the effect of process parameters on weld width and heat affected zone of pulsed laser welding of dissimilar transparent thermoplastics without filler materials ın lap joint configuration, Materialstoday: Proceedings, 4, 3674-3681. doi:10.1016/j.matpr.2017.11.618
  • Chang, W.S.C. (2005) Principles of Lasers and Optics, Cambridge University Press, Cambridge UK. ISBN-13 978-0-511-08061-6
  • Chen, Z., Huang, Y., Han, F. ve Tang, D. (2018) Numerical and experimental investigation on laser transmissionwelding of fiberglass-doped PP and ABS, Journal of Manufacturing Processes, 31, 1–8. doi: 10.1016/j.jmapro.2017.10.013
  • Hubeatir, K.A. (2020) Laser transmission welding of PMMA using IR semiconductor laser complemented by the Taguchi method and grey relational analysis, Materialstoday: Proceedings, 20(4), 466-473. doi:10.1016/j.matpr.2019.09.167
  • Kumar, N., Rudrapati, R. ve Pal, P.K. (2014) Multi-objective optimization in through laser transmission welding of thermoplastics using grey-based taguchi method, Procedia Materials Science, 5, 2178–2187. doi:10.1016/j.mspro.2014.07.423
  • Püskülcü, G. ve Koçlular, F. (2009) Lazer kaynak yöntemi ve uygulamaları”, Mühendis ve Makine, 50(599), 8-17.
  • Rodríguez-Vidal, E., Quintana, I. ve Gadea, C. (2014) Laser transmission welding of ABS: Effect of CNTs concentration and process parameters on material integrity and weld formation, Optics & LaserTechnology, 57,194–201. doi: 10.1016/j.optlastec.2013.10.020
  • Rudrapati, R., Kumar, N. ve Pal, P. K. (2019) Application of taguchi method for parametric optimization of through transmission laser welding of acrylic plastics, AIP Conference Proceedings, 2057, 02001. doi.org/10.1063/1.5085584
  • Wang, X., Zhang, C., Li, P., Wang, K., Hu, Y., Zhang, P. ve Liu, H. (2012a) Modelling and optimization of joint quality for laser transmission joint of thermoplastic using an artificial neural network and a genetic algorithm, Optics and Lasers in Engineering, 50(11), 1522-1532. doi:10.1016/j.optlaseng.2012.06.008
  • Wang, X., Zhang, C., Wang, K., Li, P., Hu, Y., Wang, Kai. ve Liu, H. (2012b) Multi-objective optimization of laser transmission joining of thermoplastics, Optics & Laser Technology, 44(8), 2393-2402. doi:10.1016/j.optlastec.2012.04.009
  • Wang, X., Chen, H. ve Liu, H. (2014) Investigation of the relationships of process parameters, molten pool geometry and shear strength in laser transmission welding of polyethylene terephthalate and polypropylene, Materials and Design, 55, 343-352. doi:10.1016/j.matdes.2013.09.052
  • Wang, X., Zhang, X., Liu, W., Liu, B. ve Liu, H. (2016) Investigation on enhancement of weld strength between PMMA and PBT in laser transmission welding-using intermediate material, Journal of Applied Polymer Science, 133/44. doi.org/10.1002/app.44167
  • Wang, D., Wang, H., Cui, H. ve He, G. (2016) Enhancement of the laser welded AA6061-carbon steel joints by using Al5Si intermediate layer, Journal of Materials Processing Technology, 237, 277–285. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2016.06.017
  • Yuce, C., Karpat, F. ve Yavuz, N. (2019) Investigations on the microstructure and mechanical properties of laser welded dissimilar galvanized steel–aluminum joints, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 104, 2693-2704. doi:10.1007/s00170-019-04154-7
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 2148-4147
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2002
  • Yayıncı: BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ > MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

KONYA İLİ ATMOSFERİK ŞARTLARINDA GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ JEOTERMAL KAYNAKLI ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMİ SİSTEMİNİN TERMODİNAMİK ANALİZİ

Fatih AKKURT, Emre KAÇANOĞLU

ATIK AKTİF ÇAMURUN HİDROKSİL VE SÜLFAT RADİKALLERİ İLE DEZENTEGRASYONU

Anıl ELELE, Fatma Olcay TOPAÇ

Fizik Tedavide Hastaların EEG Sinyallerinden Ağrı Eşiğinin Uzun Kısa Süreli Hafıza Derin Öğrenme Modeliyle Kestirimi

Kutay GÜNEÇ, ÖMER KASIM, Mustafa TOSUN, Emine BÜYÜKKÖROĞLU

LAZER KAPLAMA PROSESİ ve PROSES PARAMETRELERİ: DERLEME ÇALIŞMASI

Çiğdem DİNDAR, Meryem ALTAY, Hakan AYDIN

OPAK BİR YÜZEY ÜZERİNDEKİ DAİRESEL AÇIKLIKTAN SAÇILAN ALANLARIN HESABI

Mustafa ALTINEL, Uğur YALÇIN

PİLOT ÖLÇEKLİ İÇME SUYU ARITMA TESİSİNDE HIZLI KARIŞTIRMA ÜNİTESİNİN MATEMATİKSEL MODELLENMESİ

Ece SAĞIR KURT, Fatma Busra BUYUKBUBEROGLU, Nigar EYİT, Onur KİRAZ, Çağlar YILDIRIM, Çağlar YILDIRIM, Erdem GÖRGÜN

BETON SINIFLARINDAKİ DEĞİŞİMİN AYNI AMAÇ İÇİN TASARLANAN FARKLI OKUL PROJELERİNDEKİ KABA İNŞAAT BİRİM MALİYETLERİNE OLAN ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Yılmaz Öğünç TETİK, Selim BARADAN, Tunç TUNCA

Tectona grandis' in Katalitik Hızlı Piroliziyle Üretilen Biyo-Yağların Yakıt Özelliklerinin Analizi ve Karşılaştırılması

Pious O. OKEKUNLE, Akinola D. OGUNSOLA, Emmanuel D. ABODUNRIN, Olanrewaju M. DARAMOLA, Oluwapelumi A. BABAYEMI

DOKUMA KUMAŞLARIN GERİLME ALTINDA ŞEKİL DEĞİŞTİRME DAVRANIŞLARININ GÖRÜNTÜ İŞLEME YÖNTEMİYLE TESPİTİ

Fatih SÜVARİ, MİNE AKGÜN, Recep EREN, Tuğba YURDAKUL

2020 Mayıs Ayındaki Kum Fırtınası Sırasında Konya Selçuklu İlçesinde Ölçülen PM Konsantrasyonlarının İstatistiksel Analizi ve Değerlendirilmesi

Fatma KUNT, Şükrü DURSUN, ŞÜKRÜ DURSUN