Měření vlivu změny svařovací amplitudy

Obecně doporučovaný rozsah svařovací amplitudy pro polypropylen je 70 až 125

m. Maximální amplituda na pracovní ploše užité sonotrody byla 100 m a tato hodnota byla volena jako základní hodnota pro svařování. Měření zjišťující vliv

svařovací amplitudy při svařování polypropylenu s různou koncentrací nanojílu bylo provedeno při svařovací amplitudě Aw = 70 m za následujících svařovacích podmínek:

1) K = 3 [1]; pw = 50 kPa; dwft = 96,615 mm 2) K = 6 [1]; pw = 15 kPa; dwft = 96,615 mm 3) K = 9 [1]; pw = 15 kPa; dwft = 96,615 mm

Podmínky svařovány byly voleny pro rozdílné energie svařování. Volba amplitudy 70 m byla učiněna na základě obecně doporučovaného rozsahu pro polypropylen a na základě výsledků měření. První měření uskutečněné pro K = 3 [1]

a pw = 50 kPa při amplitudě 85 m vykázalo jen malou změnu pevnosti svaru a proto bylo voleno svařování při větší změně amplitudy, tedy při 70 m.

4.17.1 Zpracovaná naměřená data

Naměřená data pro Aw = 70 m jsou uvedena v příloze 8. Data pro podmínky svařování při Aw = 100 m a K = 3 [1] - pw = 50 kPa; K = 6 [1] - pw = 15 kPa; K = 9 [1] - pw = 15 kPa použitá v grafech obr. 4.52 až obr. 4.59 a statistické analýze byla převzata z kapitol 4.15, 4.16 a příloh 6, 7.

Tab. 4.31: K = 3 [1]; pw = 50 kPa; Aw = 70 m; dwft = 96,615 mm

Tab. 4.32: K = 6 [1]; pw = 15 kPa; Aw = 70 m; dwft = 96,615 mm

Tab. 4.33: K = 9 [1]; pw = 15 kPa; Aw = 70 m; dwft = 96,615 mm

50/3/70 50/3/100 15/6/70 15/6/100 15/9/70 15/9/100

0246 0,000

0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000

hmot. % nanojílu

0 2 4 6

Obr. 4.52: Graf závislosti vw na hmotnostním procentu nanojílu a podmínkách svařování 1-3

50/3/70 50/3/100 15/6/70 15/6/100 15/9/70 15/9/100

Obr. 4.54: Graf závislosti Fd na hmotnostním procentu nanojílu a podmínkách svařování 1-3

50/3/70 50/3/100 15/6/70 15/6/100 15/9/70 15/9/100

50/3/70 50/3/100 15/6/70 15/6/100 15/9/70 15/9/100

50/3/70 50/3/100 15/6/70 15/6/100 15/9/70 15/9/100

Pro nižší hodnotu energie svařování střední hodnota průměrné svařovací rychlosti pozvolna roste s nárůstem koncentrace nanojílu a je nižší pro nižší amplitudu svařování. Největší rozdíl činí pro jednotlivé koncentrace 0,352 mm/s. Pro vyšší hladiny energie a tudíž i nižší rychlosti svařování trend závislosti rychlosti na koncentraci nanojílu mizí a objevuje se rozkolísanost svařovací rychlosti. V tab. 4.34 je uveden aritmetický průměr středních průměrných rychlostí svařování ze sérií s koncentracemi 0 až 6% nanojílu pro podmínky svařování 1-3.

Tab. 4.34: Aritmetický průměr středních průměrných rychlostí svařování ze sérií s koncentracemi 0 až 6% nanojílu

Podmínky svařování

1 2 3

Aw [m] 70 100 70 100 70 100

vw[mm/s] 2,171 2,462 0,547 0,737 0,527 0,467

Destrukční síla

Podmínky svařování 1

Střední hodnota destrukční síly při snížení svařovací amplitudy klesla. Poměr mezi střední hodnotou destrukční síly pro amplitudu 100 m až 70 m pro jednotlivé koncentrace nanojílu se pohybuje v rozsahu od 1,08 do 1,27. Poměr mezi střední hodnotou destrukční síly pro sérii 0% a 6% je pro amplitudu 70 m 2,56 a pro ampliutudu 100 m 2,57. Statistická analýza prokázala shodnost destrukční síly mezi rozdílnými amplitudami pro sérii 0% a 6%. (viz. tab. 35). Pro jednotlivé amplitudy byla nalezena shodnost sérií 2 - 4 % a 4 – 6 %. (viz. tab. 38).

Tab. 4.35: p-hodnoty metod statistické analýzy pro Fd– podmínky svařování 1 p–hodnota [1]

střední hodnotou destrukční síly pro sérii 0% a 6% je pro amplitudu 70 m 3,37 a pro amplitudu 100 m 1,98. Statistická analýza neprokázala shodnost destrukční síly mezi rozdílnými amplitudami pro jednotlivé koncentrace (viz tab. 36), ale prokázala shodnost série 4 % a 6% pro jednotlivé amplitudy (viz. tab. 38).

Tab. 4.36: p-hodnoty metod statistické analýzy pro Fd– podmínky svařování 2 p–hodnota [1] kolísala pro jednotlivé koncentrace nanojílu. Poměr mezi střední hodnotou destrukční síly pro amplitudu 100 m a 70 m pro jednotlivé koncentrace nanojílu se pohybuje v rozsahu od 1,25 do 1,94. Poměr mezi střední hodnotou destrukční síly pro sérii 0% a 6% je pro amplitudu 70 m 1,96 a pro amplitudu 100 m 2,21.

Statistická analýza neprokázala shodnost destrukční síly mezi oběma amplitudami pro jednotlivé koncentrace (viz tab. 37), ale prokázala shodnost série 2 % a 6% pro jednotlivé amplitudy (viz. tab. 38).

Tab. 4.37: p-hodnoty metod statistické analýzy pro Fd – podmínky svařování 3

-Tab. 4.38 Výsledky mnohonásobného porovnávání statistickými metodami pro data v tab. 4.35 až 4.36 - konstantní svařovací amplituda a proměnlivá koncentrace plniva pro Fd

Aw [m]

Podmínky svařování 1 Podmínky svařování 2 Podmínky svařování 3

70 100 70 100 70 100

“•“ značka shodnosti skupin ; “_“ značka skupiny srovnávané s ostatními skupinami;

uvedana pouze ½ porovnávacího pole pro danou hodnotu faktoru Energie svařování

Podmínky svařování 1

Střední hodnota energie svařování snížením svařovací amplitudy klesá a zvýšení koncentrace nanojílu vyvolalo mírný pokles střední hodnoty energie (obr. 4.56).

Poměr mezi střední hodnotou energie svařování pro amplitudu 100 m a 70 m pro jednotlivé koncentrace nanojílu se pohybuje v rozsahu 1,16 až 1,31. Poměr mezi

střední hodnotou energie svařování pro sérii 0% a 6% je pro amplitudu 70 m 1,48 svařovací amplitudy. Pro neplněný materiál je střední hodnota výkonu vyšší.

Podmínky svařování 1 s různou koncentrací nanojílu. Poměr mezi střední hodnotou výkonu pro amplitudu 100 m až 70 m pro jednotlivé koncentrace plniva se pohybuje v rozsahu 1,43 až 1,56. Poměr mezi střední hodnotou výkonu pro sérii 0% a 6% je pro amplitudu 70

m 1,09 a pro amplitudu 100 m 1,08.

Podmínky svařování 3

Střední hodnota maximálního okamžitého výkonu slabě kolísá mezi jednotlivými koncentracemi nanojílu. Poměr mezi střední hodnotou výkonu pro amplitudu 100

m až 70 m pro jednotlivé koncentrace plniva se pohybuje v rozsahu 1,31 až 1,48.

Pro Aw = 70 kPa, K = 3, 6, 9 [1]:

Největší zjištěná odchylka dwf od dwft je + 6m. du se pohybuje mezi 33 až 110

m. dh je v rozsahu 146 až 205 m.

4.17.3 Dílčí závěr

Se snížením svařovací amplitudy dochází ke snížení energie dodané do svarových ploch, čímž dochází k poklesu pevnosti svaru. Pro nižší hodnoty Ew je zjevný pokles střední hodnoty destrukční síly s narůstající koncentrací plniva a tento trend se s rostoucí energií svařování Ew ztrácí a zůstává pouze výrazný rozdíl mezi neplněnou sérií a plněnými sériemi. Výkon se s poklesem amplitudy snižuje. Až na dva případy byla prokázána statisticky významná odlišnost destrukční síly mezi rozdílnými amplitudami pro jednotlivé koncentrace nanojílu.

4.18 Měření vlivu vyšší hodnoty K a p

při shodné svařovací