Een eenvoudige procedure voor ultrasoon lassen van thermoplastische composietcoupons voor basismechanische testen wordt beschreven. Belangrijke kenmerken van dit ultrasoon lasproces zijn het gebruik van platte energiedirectors voor vereenvoudigde procesvoorbereiding en het gebruik van procesgegevens voor de snelle definitie van optimale verwerkingscondities.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Ultrasoon lassen van thermoplastische composietmaterialen Coupons voor mechanische karakterisatie van lasverbindingen door middel van Single Lap Shear Testing
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Dit artikel presenteert een nieuwe eenvoudige methode voor ultrasoon lassen van thermoplastische composietcoupons onder optimale verwerkingscondities. Het ultrasoon lasproces dat in dit artikel wordt beschreven, is gebaseerd op drie hoofdpijlers. Ten eerste worden platte energierichtingsgevers gebruikt voor preferentiële warmtegeneratie op het verbindingsoppervlak tijdens het lasproces. Een platte energierichtingsgever is een nette thermoplastische harsfilm die tussen de te verbinden onderdelen wordt geplaatst voorafgaand aan het lasproces en die preferentieel opwarmt vanwege de lagere compressiestijfheid ten opzichte van de composiet substraten. Bijgevolg bieden platte energierichtingsgevers een eenvoudige oplossing die geen vorming van harsuitsteeksels op de oppervlakken van de composiet substraten vereist, in tegenstelling tot het ultrasoon lassen van niet-versterkte kunststoffen. Ten tweede worden de procesgegevens die door de ultrasoon lasser worden geleverd, gebruikt om snel de optimale lasparameters voor elke combinatie van thermoplastische composietmaterialen te definiëren. Ten derde wordt verplaatsingscontrole gebruikt in het lasproces om een consistente kwaliteit van de gelaste verbindingen te garanderen. Volgens deze methode worden thermoplastische composiet platte coupons afzonderlijk gedicht in een enkele lapconfiguratie. Mechanisch testen van de gelaste coupons maakt het mogelijk de schijnbare lapverbindingssterkte van de verbindingen te bepalen, wat een van de eigenschappen is die het meest wordt gebruikt om de sterkte van thermoplastische composiet gelaste verbindingen te kwantificeren.
Inleiding
Thermoplastische composieten (TPC) de mogelijkheid te lassen, wat bijdraagt aan de kosten-efficiënte productie. Lassen vereist lokale verhitting onder druk te verweken of smelten van de thermoplastische hars van de verbindingsoppervlakken en om voor innig contact en daaropvolgende inter-diffusie van thermoplastische polymeerketens in het lassen interface. Zodra moleculaire inter-diffusie wordt bereikt, het afkoelen onder druk consolideert de lasverbinding. Verschillende lastechnieken zijn toepasbaar op thermoplastische composieten die hoofdzakelijk qua warmtebron 1, echter in de eerste "hechting" mechanisme, dat wil zeggen, moleculaire verstreng....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Specimen Scherpe en voorbereiding voor ultrasoon lassen
- Snijd rechthoekige monsters meet 25,4 mm x 101,6 mm groter thermoplastisch composiet laminaat met een snij techniek die delaminering van de randen van de monsters (bijvoorbeeld diamantachtige zaag of waterstraalsnijden) voorkomt.
Opmerking: De afmetingen van de monsters zijn gebaseerd op ASTM D 1002 norm.- Aangezien sterkte van de lasverbindingen is afhankelijk van de vezeloriëntatie van de te lassen oppervlakken 10, zorg om alle monsters in dezelfde richting snijden.
- Na het snijden droge monsters in een oven volgens de aanbevelingen van de fab....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Koolstofvezel versterkte polyetherimide (CF / PEI) monsters werden gelast naar aanleiding van de in dit artikel beschreven methode. De monsters werden verkregen uit een composiet laminaat gemaakt uit vijf harnas satijnen stof CF / PEI met (0/90) 3S stapelvolgorde en 1,92 mm nominale dikte. Monsters werden uit het laminaat gesneden dat de belangrijkste schijnbare oriëntatie van de vezels evenwijdig aan de langste zijde was. Flat PEI energie bestuurders met een dikte van 0,25 mm.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De in de vorige paragraaf resultaten geven aan de geschiktheid van de in dit document voorgesteld voor ultrasoon lassen van thermoplastisch composiet enkele lap coupons ten behoeve van de mechanische testen eenvoudige methode. Hieronder wordt besproken hoe de resultaten bevestigen de drie pijlers van de werkwijze, dat wil zeggen toepassing van vaste losse energieregelaars, gebruikt procesterugkoppeling optimale duur van de trillingen en het gebruik van verplaatsing controle, evenals de toepasbaarheid en beperki.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.
Dankbetuigingen
De auteurs willen de steun van Ten Cate Advanced Materials graag erkennen in de vorm van gratis materiaallevering voor het werk dat in dit artikel wordt beschreven.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Materiaal/Reagens | |||
| Cetex koolstofvezel / polyetherimide (CF/PEI) 5 harness satin prepreg | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Contacteer leverancier | Materiaal gebruikt in deze studie voor de monsters. |
| PFQD solventontvetmiddel | PT Technologies Europe (nu Socomore - www.socomore.com) | Contacteer leverancier | Solventontvetter voor het reinigen van de monsters en energiegeleiders. |
| Katoenen doeken | Voor algemeen schoonmaakdoeleinden. Er werd geen specifieke leverancier gebruikt. | ||
| 0,25 mm PEI-folie | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Contacteer leverancier | Dünne Folie, die als energiegeleider wordt gebruikt. |
| Zelfklevend plakband | Airtech Advanced Materials Group (www.airtechintl.com) | 1" x 72 yds MFG # 327402 Contacteer leverancier voor catalogusnummer | Gebruikt om de energiegeleider aan het onderste monster te bevestigen voor ultrasoon lassen. |
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
| Apparatuur | |||
| Vötsch oven | Vötsch Industrietechnik (www.voetsch-ovens.com) | VTU 60/60 - Contacteer leverancier voor specifiek catalogusnummer | Oven gebruikt om PEI-folie (energiegeleiders) en PEI-monsters te drogen voor het lassen. |
| Rinco Dynamic 3000 ultrasoon lasapparaat | Aeson BV (www.aeson.nl/en/) | Contacteer leverancier | 20 kHz ultrasoon lasapparaat, gebruikt voor de lasexperimenten. Verschillende sonotrodematen beschikbaar. Contacteer leverancier voor details. ACUCapture-software inbegrepen. |
| Zwick/Roell universele testmachine | Zwick (www.zwick.com) | Z250 - Contacteer leverancier voor specifiek catalogusnummer | Universele testmachine met een maximale belasting van 250 kN, gebruikt voor metingen van de enkele plakverbindingssterkte. |
Referenties
- Yousefpour, A., Hojjati, M., Immarigeon, J. P. Fusion bonding/welding of thermoplastic composites. J Thermoplast Compos. 17, 303-341 (2004).
- Villegas, I. F. In situ monitoring of ultrasonic welding of thermoplastic composites through power and d....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
