Um procedimento simples para soldagem ultrassônica de cupons de compósitos termoplásticos para testes mecânicos básicos é descrito. As principais características deste processo de soldagem ultrassônica são o uso de diretores de energia planos para preparação simplificada do processo e o uso de dados de processo para a definição rápida das condições ideais de processamento.
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Artigo de método
Ultrasonic Welding de cupons termoplástica composta de Mecânica Caracterização de Juntas Soldadas através Individual Sobreposição Testing
Neste artigo
Resumo
Resumo
Este artigo apresenta um novo método simples para soldagem ultrassônica de cupons de compósitos termoplásticos em condições ideais de processamento. O processo de soldagem ultrassônica descrito neste artigo é baseado em três pilares principais. Em primeiro lugar, os diretores de energia planos são usados para geração preferencial de calor na interface de união durante o processo de soldagem. Um diretor de energia plano é um filme de resina termoplástica puro que é colocado entre as peças a serem unidas antes do processo de soldagem e aquece preferencialmente devido à sua menor rigidez compressiva em relação aos substratos compostos. Consequentemente, os diretores de energia planos fornecem uma solução simples que não requer moldagem de saliências de resina nas superfícies dos substratos compostos, ao contrário da soldagem ultrassônica de plásticos não reforçados. Em segundo lugar, os dados do processo fornecidos pelo soldador ultrassônico são usados para definir rapidamente os parâmetros de soldagem ideais para qualquer combinação de material compósito termoplástico. Em terceiro lugar, o controle de deslocamento é usado no processo de soldagem para garantir a qualidade consistente das juntas soldadas. De acordo com este método, os cupons planos termoplásticos-compostos são soldados individualmente em uma configuração de volta única. O teste mecânico dos cupons soldados permite determinar a resistência aparente ao cisalhamento das juntas, que é uma das propriedades mais comumente usadas para quantificar a resistência de juntas soldadas compostas termoplásticas.
Introdução
Os materiais compósitos termoplásticos (TPC) tem a capacidade de ser soldado, o que contribui para a sua fabricação rentável. Soldadura requer aquecimento local sob pressão para amolecer ou fundir a resina termoplástica das superfícies de união e para permitir o contacto íntimo e subsequente inter-difusão de cadeias de polímeros termoplásticos em toda a interface de soldadura. Uma vez inter-difusão molecular é alcançado, o arrefecimento sob pressão consolida a junta soldada. Várias técnicas de soldagem são aplicáveis aos compósitos termoplásticos que diferem principalmente na fonte de calor 1, no entanto, o principal mecanismo de "adesão", isto é,
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Protocolo
1. Peça de corte e preparação para a soldadura ultra-sônica
- Cortar amostras rectangulares medindo 25,4 milímetros x 101,6 milímetros a partir de um laminado compósito termoplástico maior usando uma técnica de corte que impede a deslaminação das arestas das amostras (por exemplo, diamante-serra ou de corte por jacto de água).
Nota: As dimensões das amostras são baseados na norma ASTM D 1002 padrão.- Uma vez que a força das juntas soldadas depende da orientação das fibras sobre as superfícies a serem soldadas 10, tomar cuidado para cortar todas as amostras na mesma orientação.
- Após o corte, as amostras s....
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Resultados
amostras de fibra de carbono reforçada polyetherimide (CF / PEI) foram soldados seguindo o método descrito neste artigo. As amostras foram obtidas a partir de um laminado composto feito de cinco arnês CF tecido de cetim / PEI, com (0/90) 3S empilhamento sequência e 1,92 mm de espessura nominal. As amostras foram cortadas a partir deste laminado de modo que a orientação principal aparente das fibras era paralelo ao seu lado mais comprido. foram utilizados diretores planos de en.......
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Discussão
Os resultados apresentados na seção anterior indicam a adequação do método simples proposto neste trabalho para a soldagem ultra-sônica de compósitos cupons sobreposição simples termoplásticos para fins de teste mecânico. Os parágrafos seguintes discutem como os resultados validam os três principais pilares do método, ou seja, o uso de administração de energia soltos planas, uso de feedback do processo para definir a melhor duração da vibração e uso de controle de deslocamento, bem como a aplicabilidad.......
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Divulgações
Os autores declaram que não têm interesse financeiro conflitante.
Agradecimentos
Os autores gostariam de agradecer o apoio da Ten Cate Advanced Materials na forma de fornecimento de material gratuito ao trabalho descrito neste artigo.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Material/Reagente | |||
| Fibra de carbono Cetex / polieterimida (CF/PEI) 5 arnês pré-impregnado de cetim | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Entre em contato com o fornecedor | Material usado neste estudo para as amostras. |
| Desengraxante solvente PFQD | PT Technologies Europe (agora Socomore - www.socomore.com) | Entre em contato com o fornecedor | Desengraxante solvente para limpeza das amostras e diretores de energia. |
| Panos de | Para fins gerais de limpeza. Nenhum fornecedor específico foi usado. | ||
| Filme PEI de 0,25 mm | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Entre em contato com o fornecedor | Filme fino usado como diretor de energia. |
| Fita adesiva | Airtech Advanced Materials Group (www.airtechintl.com) | 1" x 72 yds MFG # 327402 Entre em contato com o fornecedor para obter o número do catálogo | Usado para anexar o diretor de energia à amostra inferior para soldagem ultrassônica. |
| Nome | Empresa | Número de Catálogo | Comentários |
| Equipamento | |||
| Vö forno tsch | Vö tsch Industrietechnik (www.voetsch-ovens.com) | VTU 60/60 - Entre em contato com o fornecedor para obter o número de catálogo específico | Forno usado para secar o filme PEI (diretores de energia) e amostras PEI antes da soldagem. |
| Rinco Dynamic 3000 soldador ultrassônico | Aeson BV (www.aeson.nl/en/) | Entre em contato com o fornecedor | de solda ultrassônica de 20 kHz usada para os experimentos de soldagem. Vários tamanhos de sonotrodo disponíveis. Entre em contato com o fornecedor para obter detalhes. Software ACUCapture incluído. |
| Máquina de teste universal Zwick / Roell | Zwick (www.zwick.com) | Z250 - Entre em contato com o fornecedor para obter o número de catálogo específico | de teste universal com carga máxima de 250 kN usada para medições de resistência ao cisalhamento de volta única. |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
