Se describe un procedimiento sencillo para la soldadura ultrasónica de cupones compuestos termoplásticos para pruebas mecánicas básicas. Las características clave de este proceso de soldadura por ultrasonidos son el uso de directores de energía planos para simplificar la preparación del proceso y el uso de datos de proceso para la definición rápida de las condiciones óptimas de procesamiento.
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Artículo de método
La soldadura por ultrasonidos de Cupones termoplástico compuestos para la caracterización mecánica de las juntas soldadas a través de una sola vuelta cizalladura
En este artículo
Resumen
Resumen
Este artículo presenta un método novedoso y sencillo para la soldadura ultrasónica de cupones de compuestos termoplásticos en condiciones óptimas de procesamiento. El proceso de soldadura ultrasónica descrito en este documento se basa en tres pilares principales. En primer lugar, los directores de energía planos se utilizan para la generación preferente de calor en la interfaz de unión durante el proceso de soldadura. Un director de energía plano es una película de resina termoplástica pura que se coloca entre las piezas a unir antes del proceso de soldadura y se calienta preferentemente debido a su menor rigidez a la compresión en relación con los sustratos compuestos. En consecuencia, los directores de energía planos proporcionan una solución sencilla que no requiere el moldeo de protuberancias de resina en las superficies de los sustratos compuestos, a diferencia de la soldadura ultrasónica de plásticos no reforzados. En segundo lugar, los datos de proceso proporcionados por el soldador ultrasónico se utilizan para definir rápidamente los parámetros de soldadura óptimos para cualquier combinación de materiales compuestos termoplásticos. En tercer lugar, el control de desplazamiento se utiliza en el proceso de soldadura para garantizar una calidad constante de las uniones soldadas. De acuerdo con este método, los cupones planos termoplásticos-compuestos se sueldan individualmente en una configuración de una sola vuelta. Los ensayos mecánicos de los cupones soldados permiten determinar la resistencia aparente al corte de las uniones, que es una de las propiedades más utilizadas para cuantificar la resistencia de las uniones soldadas de compuestos termoplásticos.
Introducción
materiales compuestos termoplásticos (TPC) tienen la capacidad de soldar, lo que contribuye a su fabricación rentable. La soldadura requiere calentamiento local bajo presión para ablandar o fundir la resina termoplástica de las superficies de unión y para permitir el contacto íntimo y la posterior inter-difusión de cadenas de polímero termoplástico a través de la interfaz de soldadura. Una vez que se logra entre la difusión molecular, el enfriamiento bajo presión consolida la unión soldada. Varias técnicas de soldadura son aplicables a compuestos termoplásticos que difieren principalmente en la fuente de calor 1, sin embargo, el principal mecanismo de "adh....
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Protocolo
1. Espécimen de corte y soldadura por ultrasonidos para la Preparación
- Cortar muestras rectangulares de 25,4 mm x 101,6 mm de un laminado de material compuesto termoplástico de mayor tamaño usando una técnica de corte que previene la deslaminación de los bordes de las muestras (por ejemplo, diamante de sierra o de corte por chorro de agua).
Nota: Las dimensiones de las muestras se basan en ASTM D 1002 estándar.- Desde resistencia de las juntas soldadas depende de la orientación de las fibras en las superficies a soldar 10, tener cuidado de cortar todas las muestras en la misma orientación.
- Después del ....
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Resultados
muestras de fibra de carbono reforzada polieterimida (CF / PEI) se sueldan siguiendo el método descrito en este documento. Las muestras se obtuvieron a partir de un estratificado de material compuesto hecha de cinco arnés de tela de satén CF / PEI, con espesor nominal (0/90) 3S secuencia de apilamiento y 1,92 mm. Se cortaron muestras a partir de este laminado de modo que la principal orientación aparente de las fibras fue paralela a su lado más largo. Se utilizaron los directo.......
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Discusión
Los resultados presentados en la sección anterior indican la idoneidad del método directo propuesto en este documento para la soldadura ultrasónica de cupones de vueltas individuales de compuestos termoplásticos para el propósito de la prueba mecánica. Los siguientes párrafos discuten cómo los resultados validan los tres pilares principales del método, es decir, el uso de guías de energía sueltos planos, uso de retroalimentación del proceso para definir la duración óptima de la vibración y el uso del c.......
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Divulgaciones
Los autores declaran que no tienen ningún interés financiero contrapuesto.
Agradecimientos
Los autores desean agradecer el apoyo de Ten Cate Advanced Materials en forma de suministro gratuito de material para el trabajo descrito en este artículo.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Material/Reactivo | |||
| Cetex fibra de carbono / polieterimida (CF/PEI) 5 arnés satinado preimpregnado | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Contactar con el proveedor | Material utilizado en este estudio para las muestras. |
| Desengrasante solvente PFQD | PT Technologies Europe (ahora Socomore - www.socomore.com) | Contactar proveedor | Desengrasante solvente para la limpieza de las muestras y directores de energía. |
| Paños de | Para fines de limpieza general. No se utilizó ningún proveedor específico. | ||
| Película de PEI de 0,25 mm | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Contactar con el proveedor | Película delgada utilizada como director de energía. |
| Cinta adhesiva | Airtech Advanced Materials Group (www.airtechintl.com) | 1" x 72 yardas MFG # 327402 Póngase en contacto con el proveedor para obtener el número de catálogo | Se utiliza para adjuntar el director de energía a la muestra inferior para soldadura ultrasónica. |
| Nombre | >Company | Número de catálogo | Comentarios |
| >Equipo | |||
| Vö tsch horno | Vö tsch Industrietechnik (www.voetsch-ovens.com) | VTU 60/60 - Póngase en contacto con el proveedor para obtener un número de catálogo específico | Horno utilizado para secar películas de PEI (directores de energía) y muestras de PEI antes de soldar. |
| Soldadora ultrasónica Rinco Dynamic 3000 | Aeson BV (www.aeson.nl/en/) | Contactar proveedor | Máquina de soldadura ultrasónica de 20 kHz utilizada para los experimentos de soldadura. Varios tamaños de sonotrodo disponibles. Póngase en contacto con el proveedor para obtener más información. Software ACUCapture incluido. |
| Máquina de ensayos universal Zwick/Roell | Zwick (www.zwick.com) | Z250 - Póngase en contacto con el proveedor para obtener un número de catálogo específico | Máquina de ensayos universal con una carga máxima de 250 kN utilizada para mediciones de resistencia al cizallamiento de una sola vuelta. |
Referencias
- 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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Reimpresiones y permisos
