Ein einfaches Verfahren zum Ultraschallschweißen von thermoplastischen Verbundcoupons für grundlegende mechanische Prüfungen wird beschrieben. Wesentliche Merkmale dieses Ultraschallschweißverfahrens sind die Verwendung von flachen Energieleitern für eine vereinfachte Prozessvorbereitung und die Verwendung von Prozessdaten für die schnelle Definition optimaler Verarbeitungsbedingungen.
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Methodenartikel
Ultraschallschweißen von thermoplastischen Verbund Coupons für Mechanische Charakterisierung von Schweißverbindungen durch Einzelüberlappungsscherprüfung
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
In diesem Artikel wird ein neuartiges, unkompliziertes Verfahren zum Ultraschallschweißen von thermoplastisch-kompositierten Coupons unter optimalen Verarbeitungsbedingungen vorgestellt. Das in dieser Arbeit beschriebene Ultraschallschweißverfahren basiert auf drei Hauptsäulen. Zum einen werden flache Energieleiter zur bevorzugten Wärmeerzeugung an der Fügegrenzfläche während des Schweißprozesses eingesetzt. Ein flacher Energieleiter ist ein sauberer thermoplastischer Harzfilm, der vor dem Schweißprozess zwischen den zu verbindenden Teilen platziert wird und sich aufgrund seiner geringeren Drucksteifigkeit im Verhältnis zu den Verbundsubstraten bevorzugt erwärmt. Folglich bieten flache Energieleiter eine einfache Lösung, bei der im Gegensatz zum Ultraschallschweißen von unverstärkten Kunststoffen keine Harzvorsprünge auf den Oberflächen der Verbundsubstrate geformt werden müssen. Zweitens werden die vom Ultraschallschweißgerät bereitgestellten Prozessdaten genutzt, um schnell die optimalen Schweißparameter für jede thermoplastische Verbundwerkstoffkombination zu definieren. Drittens wird im Schweißprozess eine Wegregelung eingesetzt, um eine gleichbleibende Qualität der Schweißverbindungen zu gewährleisten. Nach diesem Verfahren werden thermoplastisch-kompositierte Flachcoupons einzeln in einer einzigen Lap-Konfiguration verschweißt. Die mechanische Prüfung der geschweißten Coupons ermöglicht die Bestimmung der scheinbaren Überlappungsscherfestigkeit der Verbindungen, was eine der am häufigsten verwendeten Eigenschaften ist, um die Festigkeit von thermoplastischen Verbundschweißverbindungen zu quantifizieren.
Einleitung
Thermoplastische Verbundwerkstoffe (TPC) haben die Fähigkeit, angeschweißt werden, was auf ihre kostengünstige Herstellung beiträgt. Schweißen erfordert lokale Erhitzen unter Druck zu erweichen oder das thermoplastische Harz der Fügeflächen schmelzen und für innigen Kontakt und nachfolgende Interdiffusion von thermoplastischen Polymerketten über die Schweißgrenzfläche zu ermöglichen. Sobald molekularen Interdiffusion erreicht wird, festigt die Schweißverbindung unter Druck abgekühlt. Mehrere Schweißtechniken auf thermoplastische Verbundwerkstoffe anwendbar sind, die 1, jedoch hauptsächlich in der Wärmequelle unterscheidet, die wichtigsten "Adhäsion" -M....
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Protokoll
1. Proben Schneiden und Vorbereitung für das Ultraschallschweißen
- Schneiden rechteckige Proben gemessen 25,4 mm x 101,6 mm von einem größeren thermoplastischen Verbundlaminat eine Schneidtechnik verwendet, die Delamination der Kanten der Proben (zum Beispiel Diamant-Säge oder Wasserstrahlschneiden) verhindert.
Anmerkung: Die Abmessungen der Proben basieren auf ASTM D 1002 Standard.- Da Festigkeit der Schweißverbindungen an der Faserorientierung auf der Oberfläche hängt bis 10 geschweißt werden, darauf achten, alle Proben in der gleichen Ausrichtung zu schneiden.
- Nach dem Schneiden trockenen Proben in e....
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Ergebnisse
Kohlefaserverstärkte Polyetherimid (CF / PEI) Proben wurden nach der Methode in diesem Papier beschrieben verschweißt. Die Proben wurden aus einem Verbundlaminat von fünf-Harnisch-Atlasgewebe CF / PEI mit (0/90) 3S Stapelfolge und 1,92 mm Nenndicke erhalten. Proben wurden aus diesem Laminat ausgeschnitten, so dass die Haupt augenscheinlichen Ausrichtung der Fasern zu ihrer längsten Seite parallel war. Wohnung PEI Energieleiter mit 0,25 mm Dicke verwendet wurden. Sowohl die Mis.......
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Diskussion
Die Ergebnisse im vorherigen Abschnitt verweisen auf die Angemessenheit der einfache Methode in diesem Papier für das Ultraschallschweißen von thermoplastischen Verbund einzelnen Runde Coupons zum Zwecke der mechanischen Prüfung vorgeschlagen. Nachfolgend erläutern wir, wie die Ergebnisse der drei Hauptsäulen der Methode zu validieren, das heißt, die Verwendung von flachen lose Energiedirektoren, die Verwendung von Prozessrückmeldung optimale Dauer der Vibration und die Verwendung von Verdrängungssteuerung zu d.......
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Offenlegungen
Die Verfasser erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.
Danksagungen
Die Autoren möchten sich für die Unterstützung von Ten Cate Advanced Materials in Form von kostenloser Materialbereitstellung für die in diesem Artikel beschriebenen Arbeiten bedanken.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Material/Reagenz | |||
| Cetex Kohlefaser / Polyetherimid (CF/PEI) 5 Harness Satin Prepreg | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Anbieter kontaktieren | dieser Studie verwendetes Material für die Proben. |
| PFQD-Lösemittelentfetter | PT Technologies Europe (jetzt Socomore - www.socomore.com) | Wenden Sie sich an den Anbieter | Lösemittelentfetter für die Reinigung der Proben und Energiedirektoren. |
| Baumwolltücher | . Es wurde kein bestimmter Anbieter verwendet. | ||
| 0,25 mm PEI-Folie | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Anbieter | kontaktieren Dünnschicht, die als Energiedirektor verwendet wird. |
| Klebeband | Airtech Advanced Materials Group (www.airtechintl.com)1 | x 72 yds MFG # 327402 Kontaktieren Sie den Anbieter für die Katalognummer | Wird verwendet, um den Energiedirektor an der unteren Probe für das Ultraschallschweißen zu befestigen. |
| Name | Unternehmen | <>Katalognummer | Kommentare |
| Ausrüstung | |||
| Vö tsch Ofen | Vö tsch Industrietechnik (www.voetsch-ovens.com) | VTU 60/60 - Kontaktieren Sie den Anbieter für die spezifische Katalognummer | Ofen zum Trocknen von PEI-Folien (Energieleitern) und PEI-Proben vor dem Schweißen. |
| Rinco Dynamic 3000 Ultraschallschweißgerät | Aeson BV (www.aeson.nl/en/) | Kontaktieren Sie den Anbieter | 20 kHz Ultraschallschweißgerät, das für die Schweißexperimente verwendet wird. Mehrere Sonotrodengrößen erhältlich. Wenden Sie sich an den Anbieter, um weitere Informationen zu erhalten. ACUCapture Software im Lieferumfang enthalten. |
| Zwick/Roell Universalprüfmaschine | Zwick (www.zwick.com) | Z250 - Kontaktieren Sie den Anbieter für eine spezifische Katalognummer | Universalprüfmaschine mit einer maximalen Belastung von 250 kN für Einzellap-Scherfestigkeitsmessungen. |
Referenzen
- 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....
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Nachdrucke und Genehmigungen
