بررسی عملکرد و پایش شکست در اتصال دوبل چوبی جوشکاری شده با کمک ریزنگارهای میکروسکوپ الکترونی روبشی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه صنایع چوب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، بررسی عملکرد و پایش شکست در اتصال دوبل چوبی جوشکاری شده با کمک ریزنگارهای میکروسکوپ الکترونی روبشی می‌باشد. در این راستا اتصال‌هایی از گونه‌ها‌ی چوبی ممرز (Carpinus betulus) و نراد (Abies alba)، با دوبل‌های صاف و شیاردار از گونه‌ی ممرز به قطر 10 و 12 میلی‌متر ساخته شدند. اعضای اتصال مطابق با استاندارد EN 326-1 برش داده شد و پس از ساخت طبق استاندارد EN 319 تحت آزمون کشش قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که اثر مستقل عوامل متغیر بر مقاومت کششی معنی‌دار بود. بررسی تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از محل شکست عضو اتصال جوشکاری شده نشان داد که شکست در محل اتصال رخ نداده، بلکه ناحیه جوشکاری شده‌ی بین دوبل و عضو اتصال، مقاومت بیشتری از اعضای چوبی را طی بارگذاری کششی از خود نشان داده‌اند. همچنین بررسی تصویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که اجزای خط جوشکاری بر روی دوبل‌های با سطح صاف باقی نمانده و سطح دوبل نیز دچار ریزترک‌ها شده است؛ ولی در دوبل‌های شیاردار، سطوح دوبل، سالم و قسمتی از اجزای خط جوشکاری نیز بر روی دوبل‌ها باقی مانده است. بر اساس نتایج این تحقیق، استفاده از جوشکاری در ساخت اتصال، نه تنها اتصالی با عملکرد سازه‌ای مناسب با دوبلی با قطر کمتر و سطح صاف را فراهم می‌سازد، بلکه امکان استفاده بهینه از چوب را در ساخت اتصال به روش جوشکاری به جای چسب‌های متداول فراهم می‌کند. این امر صرفه‌جویی در مواد اولیه، کاهش هزینه تهیه مواد اولیه، کاهش زمان اتصال و در نتیجه کاهش هزینه‌ی تولید را در بر خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Eckelman, C.A., 2003. Textbook of product engineering and strength design of furniture. West Lafayette (IN): Purdue University Press.

[2] Suthoff, B. and Kutzer, H., 1997.  J.Offenlegungsschrift DE 197 46 782 A 1. Deutsches Patent und Markenamt.

[3] Kanazawa, F., Pizzi, A., Properzi, M., Delmotte, L. and Pichelin, F., 2005. Parameters influencing wood-dowel welding by high-speed rotation. Journal of Adhesion Science and Technology, 19(12): 1025-1038.

[4] Stamm, B., Natterer, J. and Navi, P., 2005. Joining of wood layers by friction welding. Journal of Adhesion Science and Technology, 19(13-14): 1129-1139.

[5] Omrani, P., Masson, E., pizzi, A. and Mansouri, H.R., 2008a. Emission of gases and degradation volatiles from polymeric wood constituents in friction welding of wood dowels. Polymer Degradation and Stability, 93(4): 794-799.

[6] Dumitraşcu, R.E. and Bădescu, LAM., 2013. Contribuţii teoretice şi experimentale la biofizica unor structuri inovative realizate prin sudarea lemnului. Grant Posdru-134378, Braşov- Romania.

[7] Hahn, B., 2014. Friction welding of wood - A fast, adhesive-free bonding technology for prefabricated elements in timber construction. École polytechnique fédérale de Lausanne.

[8] Pizzi, A., Leban, J.M., Kanazawa, F., Properzi, M. and Pichelin, F., 2004.Wood dowel bonding by high-speed rotation welding. Journal of Adhesion Science and Technology, 18(11): 1263-1278.

[9] Leban, J.M. and Pizzi, A., 2005. Wood welding: A challenging alternative to conventional wood gluing, Scandinavian Journal of Forest Research, 20(6): 534-538.

[10] Omrani, P., Bocquet, J., pizzi, A., Leban, J. and Mansouri, H.R., 2007. Zig-zag rotational dowel welding for exterior wood joints. Journal of Adhesion Science and Technology, 21(10): 923-933.

[11] Omrani, P., Mansouri, H.R. and pizzi, A., 2008b. Weather exposure durability of welded dowel joints. Holz Roh Werkstoff, 66(2): 161-162.

[12] Renaud, A., 2009. Minimalist Z chair assembly by rotational dowel welding. European Journal of Wood and Wood Products, 67(1): 111-112.

[13] Belleville, B., Stevanovic, T., Cloutier, A., Pizzi, A., Prado, M., Erakovic, S., Diouf, P.N. and Royer, M., 2013. An investigation of thermochemical changes in Canadian hardwood species during wood welding. European Journal of Wood and Wood Products, 71(2): 245-257.

[14] Somchai, V., 1989. Strength of tenon and dowel in teak (Tectona grandis L.f.) Bangkok, 106p.

[15] Meier, E., 2015. WOOD! Identifying and Using Hundreds of Woods Worldwide. The Wood Database, 272p.

[16] European Standard EN 326-1, 1993. Wood based panels, Sampling, cutting and inspection. Sampling and cutting of test pieces and expression of test results.

[17] European Standard EN 319, 1996. Wood based panels, determination of tensile strength perpendicular to plane of the board. European Standardization Committee, Brussell.

[18] Pizzi, A., Despres, A., Mansouri, H.R., Leban, J.M. and Rigolet, S., 2006. Wood joints by through-dowel rotation welding: microstructure, 13C-NMR and water resistance. Journal of Adhesion Science and Technology, 20(5): 427-436.

[19] O’Loinsigh, C., Oudjene, M., Shotton, E., Pizzi, A. and Fanning, P., 2011. Mechanical behavior and 3D stress analysis of multi-layered wooden beams made with welded-through wood dowels. Journal Composite Structures, 94(2): 313-321.

[20] Sun, Y., Royer, M., Diouf, P.N. and Stevanovic, T., 2010. Chemical Changes Induced by High-Speed Rotation Welding of Wood - Application to Two Canadian Hardwood Species. Journal of Adhesion Science and Technology, 24(8-10): 1383-1400.

[21] Pizzi, A., Properzi, M., Leban, J.M., Zanetti, M. and Pichelin, F., 2003. Mechanically- induced wood welding. Maderas, Cienc. Tecnol, 5(2): 101-106.

[22] Kelley, S.S., Rials, T.G. and Glasser, W.G., 1987. Relaxation behaviour of the amorphous components of wood. J. Mater. Sci. 22: 617-624.

[23] Gfeller, B., Pizzi, A., Zanetti, M., Properzi, M., Pichelin, F., Lehmann, M. and Delmotte, L., 2004. Solid wood joints by in situ welding of structural wood constituents. Holz forschung 58(1): 45-52.

[24] Belleville, B., Ozarska, B. and Pizzi, A., 2016. Assessing the potential of wood welding for Australian eucalypts and tropical species. European Journal of Wood and Wood Products, 74: 753-757.

[25] Župčić, I., Vlaović, Z., Domljan, D. and Grbac, I., 2014. Influence of Various Wood Species and Cross-Sections on Strength of a Dowel Welding Joint. DRVNA INDUSTRIJA, 65(2): 121-127.

[26] Said, A., Ashaari, H., Roslan, A. and Hilmi, M., 1993. Withdrawal and bending strength of dowel from three Malasian timbers. Journal of tropical forest science, 6(1): 74-80.