Описана простая процедура ультразвуковой сварки термопластичных композитных купонов для основных механических испытаний. Ключевыми характеристиками этого процесса ультразвуковой сварки являются использование плоских энергетических регуляторов для упрощения подготовки процесса и использование технологических данных для быстрого определения оптимальных условий обработки.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Ультразвуковая сварка термопластических композитных купонов для механической Характеристика сварных соединений через одного круга сдвига тестирования
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
В этой статье представлен новый простой метод ультразвуковой сварки термопластичных композитных купонов в оптимальных условиях обработки. Процесс ультразвуковой сварки, описанный в этом документе, основан на трех основных принципах. Во-первых, плоские энергетические регуляторы используются для преимущественного выделения тепла на стыке соединения в процессе сварки. Плоский энергетический директор представляет собой аккуратную пленку из термопластичной смолы, которая помещается между соединяемыми деталями перед процессом сварки и нагревается преимущественно благодаря своей меньшей жесткости на сжатие по сравнению с композитными подложками. Таким образом, плоские энергетические регуляторы представляют собой простое решение, не требующее формования выступов смолы на поверхностях композитных подложек, в отличие от ультразвуковой сварки неармированных пластиков. Во-вторых, технологические данные, полученные ультразвуковым сварочным аппаратом, используются для быстрого определения оптимальных параметров сварки для любой комбинации термопластичных композитных материалов. В-третьих, контроль смещения используется в процессе сварки для обеспечения стабильного качества сварных соединений. Согласно этому методу, термопластичные композитные плоские купоны индивидуально свариваются в конфигурации одного круга. Механические испытания сварных купонов позволяют определить кажущуюся прочность соединений на сдвиг внахлест, которая является одним из свойств, наиболее часто используемых для количественной оценки прочности сварных соединений из термопластичных композитов.
Введение
Термопластичные композиты (TPC) имеют возможность быть сварной, что способствует их рентабельного производства. Сварка требует локального нагрева под давлением, чтобы смягчить или расплавить термопластичной смолы из соединительных поверхностей и чтобы обеспечить тесный контакт и последующей взаимной диффузии термопластичных полимерных цепей через границу раздела сварки. После молекулярная взаимной диффузии достигается, охлаждение под давлением консолидирует сварного соединения. Несколько методов сварки применимы к термопластичных композитов, которые отличаются главным образом в источнике тепла 1, однако, основным механизмом "прилипание", то есть, молек....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Образец для резки и подготовки для ультразвуковой сварки
- Вырезать прямоугольные образцы измерительных 25,4 мм х 101,6 мм от большего термопластичного композитного ламината, используя технику режущую, предотвращающую расслаивание кромок образцов (например, алмазных пил или гидроабразивной резки).
Примечание: Размеры образцов основаны на ASTM D 1002 стандартной.- Поскольку прочность сварных швов зависит от ориентации волокон на поверхностях свариваемых 10, позаботиться, чтобы сократить все образцы в той же ориентации.
- После резки, сухие образцы в печи в соответствии с рекомендациями производителя в сл....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Карбоновые образцы армированных полиэфиримид (CF / PEI) были сварены в соответствии с методикой, описанной в этой статье. Образцы были получены из композиционного слоистого материала из пяти жгута ткань атлас CF / PEI, с (0/90) 3S последовательность укладки и 1,92 мм номинальной толщиной. Образцы были вырезаны из этого ламината так, что основной очевидными ориентация волокон было параллельно их длинной стороне. были использованы плоские энергии директоры PEI толщиной 0,25 мм. .......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Результаты, представленные в предыдущем разделе указывают целесообразность прямым методом, предложенным в данной работе для ультразвуковой сварки термопластичных композиционных одного круга купонов с целью механических испытаний. В нижеследующих пунктах рассматриваются как результаты проверки достоверности три основных положения метода, т.е. использование плоских сыпучих энергетических директоров, использование обратной связи процесса, чтобы определить оптимальную продолжительность вибрации и использования конт.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Благодарности
Авторы хотели бы выразить признательность за поддержку Ten Cate Advanced Materials в виде бесплатного предоставления материалов для работы, описанной в этой статье.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| <прочный>Материал/Реагент | |||
| Цетексовое углеродное волокно / полиэфиримид (CF/PEI) 5 жгутовый атласный препрег | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Связаться с поставщиком | Материал, использованный в этом исследовании для образцов. |
| Обезжириватель растворителей PFQD | PT Technologies Europe (теперь Socomore - www.socomore.com) | Свяжитесь с поставщиком | Обезжириватель растворителей для очистки образцов и директоров по энергетике. |
| Хлопчатобумажные салфетки | Для общей уборки. Конкретный поставщик не использовался. | ||
| Пленка PEI 0,25 мм | TenCate Advanced Composites (www.tencate.com) | Связаться с поставщиком | Тонкая пленка используется в качестве энергетического директора. |
| Клейкая лента | Airtech Advanced Materials Group (www.airtechintl.com) | 1" x 72 ярда MFG # 327402 Свяжитесь с поставщиком для получения каталожного номера | Используется для прикрепления энергетического директора к нижнему образцу для ультразвуковой сварки. |
| Название< | strong>Company | >Номер в каталоге | >Комментарии |
| Equipment | |||
| Vö tsch oven | Vö TSCH Industrietechnik (www.voetsch-ovens.com) | VTU 60/60 - Свяжитесь с поставщиком для получения конкретного каталожного номера | Печь, используемая для сушки пленки PEI (энергетические директора) и образцов PEI перед сваркой. |
| Ультразвуковой сварочный аппарат Rinco Dynamic 3000 | Aeson BV (www.aeson.nl/en/) | Свяжитесь с поставщиком | ультразвукового сварочного аппарата 20 кГц, используемого для сварочных экспериментов. Доступно несколько размеров сонотрода. Свяжитесь с поставщиком для уточнения деталей. Программное обеспечение ACUCapture включено. |
| Универсальная испытательная машина Zwick/Roell | Zwick (www.zwick.com) | Z250 - Свяжитесь с поставщиком для получения конкретного каталожного номера | Универсальная испытательная машина с максимальной нагрузкой 250 кН, используемая для измерения прочности на сдвиг в один нахлест. |
Ссылки
- 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....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
