علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

ارزیابی فرایندهای مختلف جوشکاری برای اتصال پارچه بالن مقید

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
1 استادیار، پژوهشکده مواد و انرژی، پژوهشگاه فضایی ایران، اصفهان، ایران
2 دانشیار، پژوهشکده مواد و انرژی، پژوهشگاه فضایی ایران، اصفهان، ایران
چکیده
امروزه استفاده از بالن­‌های مقید در کاربردهای مخابراتی افزایش قابل توجه­‌ای داشته است. بدنه سازه بالن مقید به دلیل ابعاد و مساحت بزرگ، از چندین قطاع ساخته می­‌شود که توسط فرایندهای مختلف اتصال به یکدیگر متصل می­‌شوند. فرایند اتصال به اندازه توسعه مواد سازه دارای اهمیت است. در این مطالعه به بررسی کاربرد فرایندهای مختلف جوشکاری برای پارچه بدنه بالن مقید مخابراتی منطبق بر الزامات ماموریتی پرداخته شده ­است. بدین‌منظور نمونه­‌های آزمایشگاهی از پارچه زیرلایه پلی ­استر با پوشش دو طرفه PU+PVC، پارچه زیرلایه پلی­‌استر با پوشش یک طرفه PVC و پارچه زیرلایه پلی‌­استر و لمینت TPU آماده گردید و اتصال پارچه در این نمونه­‌ها توسط تجهیز جوشکاری فرکانس بالا با هد نقطه­‌ای، دوخت اولتراسونیک و جوشکاری حرارتی صورت گرفت. سپس استحکام کششی و نفوذپذیری هلیوم نمونه­‌های اتصال اندازه­‌گیری شد. نتایج نشان داد کاربرد فرایند جوشکاری توسط تجهیز دوخت اولتراسونیک و جوشکاری فرکانس بالا با هد نقطه‌­ای برای هر سه نوع پارچه به­‌کار رفته، موجب کاهش قابل توجه استحکام درز اتصال در مقایسه با پارچه بدون اتصال می­شود. اما در فرایند جوشکاری حرارتی هوای داغ پارچه پلی­استر با پوشش PVC، مقدار استحکام کششی و نفوذپذیری پارچه در برابر هلیوم در درز اتصال در شرایط کاربرد نوار جوش به­ترتیب برابر با N 1/465 و L/m2/day 06/0 است که مطابق با الزام مربوطه (N 500 و L/m2/day 5/0) و نزدیک به مقادیر مشابه در پارچه اولیه بدون اتصال (N 6/473 و L/m2/day 05/0) است. بنابراین فرایند اتصال جوشکاری حرارتی با هوای داغ، فرایندی مناسب برای اتصال پارچه پلی­استر با پوشش PVC  کاربردی در این تحقیق می­‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]   H. Zhai and A. Euler, "Material challenges for lighter-than-air systems in high altitude applications," in AIAA 5th ATIO and16th Lighter-Than-Air Sys Tech. and Balloon Systems Conferences, Arlington, Virigina, 2005, Paper AIAA 2005-7488, https://doi.org/10.2514/6.2005-7488.
[2]   B. Dasaradhan, B. Ranjan Das, M. Kumar Sinh, K. Kumar, B. Kishore, and N. Eswara Pra, "A brief review of technology and materials for aerostat application," Asian Journal of Textile, vol. 8, no. 1, pp. 1–12, 2018, https://doi.org/10.3923/ajt.2018.1.12.
[3]   B. S. Sonawane, M. Fernandes, V. Pant, M. Tandale, and R. Pant, "Material characterization of envelope fabrics for lighter-than-air systems,” in International Colloquium on Materials, Manufacturing and Metrology, ICMMM, Chennai, India, 2014.
[4]   B. Adak and M. Joshi, "Coated or laminated textiles for aerostat and stratospheric airship," in Advanced Textile Engineering Materials, 1st ed. Sh. ul-Islam and B. S. Butola, Eds. Wiley-Scrivener, 2018, https://doi.org/10.1002/9781119488101.ch7.
[5]   T. Shi et al., "Investigation of mechanical behavior of weld seams of composite envelopes in airship structures," Composite Structures, vol. 201, pp. 1–12, 2018, https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.06.019.
[6]   S. Maekawa, "Some basic properties of envelope materials for a small airship,” in 11th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations (ATIO) Conference, Virginia Beach, VA, 2011, Paper AIAA 2011-6873, https://doi.org/10.2514/6.2011-6873.
[7]   F. Wang, Y. Chen, W. Xu, Z. Song, and G. Fu, "Experimental study on uniaxial tensile and welding performance of a new coated fabric for airship envelopes," Journal of Industrial Textiles, vol. 46, no. 7, pp. 1474-1497, 2016, https://doi.org/10.1177/1528083715627164.
[8]   S. Jevšnik et al., "Seam properties of ultrasonic welded multilayered textile materials," Journal of Industrial Textiles, vol. 46. no. 5, pp. 1193-1211, 2015, https://doi.org/10.1177/1528083715613632.
[9]   S. Xue, F. Yan, and G. Sun, "Mechanical properties of coated fabric membranes at high temperature," Journal of Engineered Fibers and Fabrics, vol. 17, 2022, https://doi.org/10.1177/15589250221101387.
[10] K. Khaothong, "Analysis of failing load and optimization of hot air welding parameters on PVC-acrylic coated polyester fabric by Taguchi and ANOVA technique," Engineering Journal, vol. 23, no. 6, pp. 331–344, 2019, https://doi.org/10.4186/ej.2019.23.6.331.
[11] K. Khaothong, J. Priyadumkol, W. Chaiworapuek, and T. Kaisinburasak, "Optimization of high frequency welding parameters of PVC coating on polyester fabric," Trends Sciences, vol. 19, no. 8, 2022, Art. no. 3463, https://doi.org/10.48048/tis.2022.3463.
[12] L. Kun, A. C. Murariu, A. V. Bîrdeanu, and K. N. Kun, "Development of an experimental program for optimizing of process parameters used in high frequency welding of PVC coated PE fabrics," Welding & Material Testing Science, vol. 3, no. 3, pp. 3-8, 2014.
[13] A. A. Raina, A. C. Gawale, and R. S. Pant, "Design, fabrication and field testing of an aerostat system," in National Seminar on Strategic Applications of Lighter-Than-Air (LTA) Vehicles at Higher Altitudes, Snow and Avalanche Study Establishment, Manali, India, pp. 12-13, 2007.
[14] R. S. Pant, "Design, fabrication and flight demonstration of a remotely controlled airship for snow scientists," Journal of Aerospace Technology and Management, vol. 6, no. 1, pp. 19–27, 2014, https://doi.org/10.5028/jatm.v6i1.313.
[15] A. Kumar, S. C. Sati, and A. K. Ghosh, "Design, testing, and realisation of a medium size aerostat envelope," Defence Science Journal, vol. 66, no. 2, pp. 93-99, 2016, https://doi.org/10.14429/dsj.66.9291.
[16] Textile Fabrics- Determination of Mass Per unit Area Using Small Samples, BS EN 12127, British Standard, 1997.
[17] Rubber- or Plastics-Coated Fabrics – Determination of Roll Characteristics– Part 2: Methods for Determination of Total Mass Per unit Area, Mass Per unit Area of Coating and Mass Per unit Area of Substrate, ISO 2286-2:2016, 2nd ed. 2016.
[18] Standard Test Method for Breaking Force and Elongation of Textile Fabrics (Strip Method), ASTM D5035_6, 2008.
[19] Rubber-or Plastics-Coated Fabrics-Measurement of Gas Permeability, ISO 7229, 2015.
دوره 18، شماره 3
1404
صفحه 28-37

  • تاریخ دریافت 28 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 26 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 30 شهریور 1404
  • تاریخ اولین انتشار 01 مهر 1404