Συγκόλληση δια τριβής με ανάδευση. Εφαρμογή σε συγκολλήσεις πολυμερικών υλικών

Τσότρας, Δημήτριος

Friction stir welding. Application in welding of polymeric materials

Διπλωματική εργασία

Author

Τσότρας, Δημήτριος

Date

2023-02-23

Advisor

Δραγατογιάνννης, Δημήτριος

Tsotras_16104.pdf (3.291Mb)

Keywords

Συγκολλήσεις ; Πολυμερή ; Πολυμερικά υλικά ; Ναυπηγική βιομηχανία

Abstract

Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η χημεία, οι εφαρμογές και οι τρόποι σύνδεσης των πολυμερών. Δίδονται βασικές πληροφορίες για τα πολυμερή, οι συγκολλήσεις των οποίων με τη μέθοδο της συγκόλλησης δια τριβής με ανάδευση εξετάζονται στην παρούσα εργασία. Στο δεύτερο κεφάλαιο εξετάζεται η αρχή της μεθόδου συγκόλλησης δια τριβής με ανάδευση και αναφέρονται οι βασικοί παράμετροί της εργασίας. Η επίδραση των παραμέτρων συγκόλλησης, όπως της ταχύτητας και των γεωμετρικών χαρακτηριστικών του εργαλείου είναι καθοριστικής σημασίας για την αποδοτική επιτυχία και την αντοχή της συγκόλλησης. Επίσης, κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης, τα τεμάχια που συγκολλούνται και συγκεκριμένα η περιοχή συγκόλλησής τους, διακρίνονται σε ζώνες με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και διαφορετικές ιδιότητες που αφορούν κυρίως τη φύση του υλικού και την μικροδομή του. Ακόμη, παρατίθενται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της μεθόδου, τα ελαττώματα που εμφανίζονται κατά την εξέλιξη της διαδικασίας, καθώς και η εφαρμογή της στη ναυπηγική βιομηχανία. Στο τρίτο κεφάλαιο, περιγράφονται οι βασικές αρχές συγκόλλησης πολυμερικών υλικών με τη μέθοδο δια τριβής με ανάδευση και γίνεται ανασκόπηση σχετικών βιβλιογραφικών ερευνών. Πιο εξεζητημένα αναλύονται διαφορετικοί μηχανισμοί Εξετάζεται αναλυτικότερα η επιρροή των παραμέτρων, των εργαλείων, τα ελαττώματα και η αντιμετώπισή τους, η ροή του της θερμότητας. Το τέταρτο και το πέμπτο κεφάλαιο αφορούν εφαρμογές της μεθόδου ομοίων και ανομοίων πολυμερικών υλικών, αντίστοιχα, οι οποίες έχουν πραγματοποιηθεί από ερευνητικές ομάδες του εξωτερικού, με στόχο την ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων και την εξαγωγή συμπερασμάτων. Μέσω των πρακτικών εφαρμογών και των παραδειγμάτων γίνεται κατανοητή η συσχέτιση μεταξύ των παραμέτρων διεργασίας και των μηχανισμών συγκόλλησης με την ποιότητα και την αντοχή της συγκόλλησης. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο περιλαμβάνονται μελλοντικές προτάσεις έρευνας στον τομέα σχετικά με τις συγκολλήσεις FSW πολυμερών, καθώς και την ανάπτυξη της εφαρμογής στη ναυπηγική βιομηχανία.

Abstract

The first chapter presents the chemistry, applications and ways of connecting polymers. Basic information is given on the polymers, the welding of which by the friction stir welding method is examined in this paper. In the second chapter, the principle of the friction stir welding method is examined and the main parameters of the work are mentioned. The effect of welding parameters such as speed and tool geometry are critical to the efficient success and strength of the weld. Also, during welding, the pieces to be welded, and specifically their welding area, are distinguished in zones with specific characteristics and different properties that mainly concern the nature of material and its microstructure., Furthermore, the advantages and disadvantages of the method, the defects the appear during the evolution of the process, as well as its application in the shipbuilding industry are listed. In the third chapter, the basic principles of welding polymeric materials using the friction stir welding method are described and relevant literature research is reviewed. Different mechanisms are analyzed in more detail. The influence of parameters, tools, defects and their treatment, the flow of heat are analyzed in more detail. The fourth and fifth chapters concern applications of the method of similar and dissimilar polymeric materials, respectively, which have been carried out by research groups abroad, with the aim of analyzing the experimental results and drawing conclusions. Through practical applications and examples the correlation between process parameters and welding mechanisms with weld quality and strength is understood. Finally, the sixth chapter includes future research proposals in the field of polymer FSW welding, as well as the development of the application in the shipbuilding industry.