Termiska effekter vid limning av multimaterial UFoH fogningskurs, Mölndal,

Transkript

1 Termiska effekter vid limning av multimaterial UFoH fogningskurs, Mölndal, Tomas Luksepp Presentation nr 1326 Utveckling av Fogningsmetoder för kombination av Olika material till Hybridlösningar Ett LIGHTer initiativ [UFoH] Publik/Konfidentiell

2 Översikt Temperatur egenskaper hos material Temperaturutvidgning hos mixmaterial fogar Vad händer i limfogarna under termisk last Provkroppsutveckling och UFoH resultat AE GOM Ultraljud Demonstration

3 Materials termiska utvidgning Unit Coefficient of thermal elongation for different materials µm/m- C Steel 11 Aluminium Titanium 8,6 Epoxy resin ca 54 E-Glass 5 Carbon fibre (anistropic) -1-0 Epoxy E-glass reinforcement longitudinally 6-10 Epoxy E-glass reinforcement transverely Epoxy Carbonfiber reinforcement longitudinally 0-1 Epoxy Carbonfiber reinforcement transverely Pultruded fiberglass 10 SMC and BMC - fiberglass 10 Specific Quantum Composites Lytex % Carbon Fiber Epoxy SMC 3,6 AMC 8590 Random chopped CF-SMC, Machine direction 6,2 AMC 8590 Random chopped CF-SMC, Cross machine direction 5,5 AMC 8595 UD cross stiched Carbon fibre 0,95 Thermal expansion coefficients for high modulus carbon/epoxy

4 Materialens temperaturberoende Fiberriktningar i komposit Linjär CLTE? Tg Kryp Deformation Materialdata C

5 Lims temperaturberoende

6 Ytbehandlings ugnar i bilindustri Ugn Temp (max) Lim yta ED 190 Metall Fyller 165 ED-lack Lack 140 Fyller/ED Ingen ugn 23 Lack/ED Post cure Användning Volvo workshop

7 Geometriförändring B h A = 1 m B = 1,001 => h = B = 1,002 => h = 19 mm 27 mm

8 Utvidgningsskillnader i mixmaterial fogar Skillnad mellan stål och kolfiber, (mm/m). Max ΔT CF-UD CF-SMC Användning 70 C 0,7 0,4 Problem? ED ugn 180 C 1,8 1 Problem! Gäspning? Plastisk deformation? Restspänningar? Limbelastningen = f(lokal limförbands- och global komponentgeometri) => inverkar på dimensioneringen!

9 Dockstas motorrumslucka Flexibel tätning Liten demonstrationslucka Tejp som ger distanskontroll Flexibla limsystem som inte kräver avancerad ytbehandling

10 Provkroppsutveckling Enkel lättillverkad struktur Kan ge praktisk förståelse Går sönder vid termisk belastning Simulering Rapport 1312, Termisk belastning av limfog Utveckling av provmetod

11 Akustisk emission Temperatur Filtrera signalerna Flexibelt lim, Tg 75 C Skadeinitiering i realtid

12 Brottytor Araldite 2015, ca 4 % brottöjning vid RT, Blästrad aluminiumprofil, 0 och 45 fiberriktning i ytskikt, fogtjocklek 0,75 mm, ca 130 C

13 Brottytor 2 Araldite 2015, Blästrad aluminiumprofil, 90 och 45 fiberriktning. Limfogstjockleks variation

14 Brottytor 3 Araldite 2015, Blästrad stålprofil, 0 och 45 fiberriktning. Stopp vid 100 C (stål center ca 80 C)

15 Ultraljudmikroskopiering Betamate 2098 Hög brottförlängning Blästrad Al Fiber 0 och 45 Intakt limfog? Reflektion Transmission Snitt

16 Bilder av tvärsnitt Al Ingjutningsepoxi 0º 90º 45º 45º 0º 90º 45º 45º Längs provkropp Ingjutningsepoxi 0º Al Tvärs provkropp

17 GOM i ugn Optisk geometrimätning Följa geometriförändringar med temperaturen Begränsning 0,5-1 min mättid ATOS III Triple Scan system för optisk 3D scanning

18 1 min ca 53 Geometri min ca min ca min ca min ca min ca min ca min ca

19 AE och GOM kombinerat i ugn AE detekterar när skadepropageringen startar GOM ger formförändringen. Verktyg att undersöka multimaterialfogar Riktiga strukturer Enklare provkroppar, verifiera beräknings modeller Utvärdera lim, enkla Al/Fe provkroppar Utvärdera mixad sammanfogning, lim/nit Detta vill (måste) vi göra!

20 Labbtest idag Demonstration, Temperatur och geometri när det börjar gå sönder 3 st halva burgare, stål till 0 CF Limfog 0,75 och 0,2 mm, (en 0,2 med blästrad CF) 120 C ugn prov 1 Resultat?

21 Demonstration i verkstaden, 4 x 15 min 1 Akustisk emission, Leif Norman, Mistras 2 GOM, Lars Olof Ingemarsson, Per Johan Wahlborg, Fredrik Wandebäck, IVF 3 Atmosfärisk plasma, Åsa Lundewall, IVF 4 2K limapplicering, Stefan Håkansson, Trilack Option rundvandring lab