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Title: Diseño y construcción de una máquina prototipo de ensamblado de materiales termoplásticos por soldadura de transmisión láser.
Authors: Jijón Valdivieso, Juan Diego
Keywords: UNIONES SOLDADAS
MÁQUINAS
TRANSMISIÓN LÁSER
Issue Date: 11-Jun-2019
Publisher: Quito, 2019.
Citation: Jijón Valdivieso, J. D. (2019). Diseño y construcción de una máquina prototipo de ensamblado de materiales termoplásticos por soldadura de transmisión láser. 88 hojas. Quito : EPN.
Abstract: A prototype to join thermoplastic materials by laser transmission welding was built in this work. The prototype design is based on the minimum specifications to meet for the study of the welding laser phenomenon, where the variables of welding speed and laser output power must be controlled by the machine operator. The construction phase is realized following the drawings obtained from the design phase; with these additionally, the prototype is reproducible and scalable. The analyzed variables for laser transmission welding process are welding speed, laser output power and pressure on samples of acrylic material. The prototype was tested with 40 laser welded samples in acrylic with different configurations of the control variables; whereby, the ultimate tensile strength of the weld zone reached 75 % of the nominal mechanical resistance of the acrylic material. Also, width and deep dimensions of the welded zone were calculated with the aid of digital photographs taken from the absorbent material. In general, tensile strength grows with enlarging the width of the welded zone, but at widths larger than 1 (mm) this strength is reduced back. Finally, simulations of the weld process with laser over the acrylic material were performed, where the heat transfer equation was parametrized as a spherical cap with the width and deep data observed in the sample showing the highest tensile strength. With this, the dynamic heat propagation mechanism of laser transmission welding is illustrated for the acrylic material in the absorbent part.
Description: En este trabajo se construyó un prototipo para soldar materiales termoplásticos por transmisión láser. El diseño del prototipo se basó en especificaciones mínimas a cumplir para estudiar el fenómeno del soldado láser en termoplásticos, donde se requirió que las variables de velocidad y potencia del láser sean controladas por el operador de la máquina. La fase de construcción se lo realizó a partir de planos obtenidos en el diseño, los cuales permiten que el prototipo sea replicable y escalable. Las variables analizadas en el proceso de soldado láser fueron: velocidad de soldado, potencia de salida del láser, y presión sobre las muestras del material acrílico. Con el prototipo implementado se realizaron 40 pruebas de soldado sobre el material de acrílico, con diferentes configuraciones de las variables de control. Como resultado se obtuvo probetas que soportaron una tensión máxima de rotura del cordón de soldadura del 75 % del valor de la resistencia mecánica del acrílico. Se estimó el ancho y profundidad del cordón de soldadura con fotografías digitales tomadas de las zonas soldadas del material absorbente, y se determinó que la tensión de rotura aumenta en general con el ancho del cordón, pero a valores superiores de 1 (mm) de ancho, esta tensión vuelve a disminuir. Por último, para comprender de mejor manera los procesos subyacentes a la tecnología, se realizaron simulaciones del proceso de fundido con láser sobre el material absorbente, donde se parametrizó la ecuación de transferencia de calor como un casquete esférico con los datos de ancho y profundidad observados en la muestra que alcanzó la mayor tensión. Esto permitió ilustrar el mecanismo de propagación de calor de forma dinámica para el material absorbente en el proceso de soldado.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20284
Appears in Collections:Tesis Maestría en Diseño y Simulación (FIM)

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