Transcript Rapport 1326 Termiska effekter vid limning av multimaterial

Termiska effekter vid limning av multimaterial
UFoH fogningskurs, Mölndal, 2013.10.02
Tomas Luksepp
Presentation nr 1326
Utveckling av Fogningsmetoder för kombination av Olika material till Hybridlösningar
– Ett LIGHTer initiativ [UFoH]
Publik/Konfidentiell
Översikt
 Temperatur egenskaper hos material
 Temperaturutvidgning hos mixmaterial fogar
 Vad händer i limfogarna under termisk last
–
–
–
–
Provkroppsutveckling och UFoH resultat
AE
GOM
Ultraljud
 Demonstration
2013-10-14
2
Materials termiska utvidgning
Unit
Coefficient of thermal elongation for different materials
Steel
Aluminium
Titanium
Epoxy resin
µm/m-°C
ca
E-Glass
Carbon fibre (anistropic)
Epoxy E-glass reinforcement longitudinally
Epoxy E-glass reinforcement transverely
Epoxy Carbonfiber reinforcement longitudinally
Epoxy Carbonfiber reinforcement transverely
Pultruded fiberglass
SMC and BMC - fiberglass
11
22 - 24
8,6
54
5
-1 - 0
6 - 10
21-23
0-1
20-40
10
10
Specific
Quantum Composites Lytex® 4149 55% Carbon Fiber Epoxy SMC
AMC 8590 Random chopped CF-SMC, Machine direction
AMC 8590 Random chopped CF-SMC, Cross machine direction
AMC 8595 UD cross stiched Carbon fibre
2013-10-14
3
3,6
6,2
5,5
0,95
Thermal expansion coefficients
for high modulus carbon/epoxy
Materialens temperaturberoende
•
•
•
•
•
•
Fiberriktningar i komposit
Linjär CLTE?
Tg
Kryp
Deformation
Materialdata
30
20
2013-10-14
160°C
4
Lims temperaturberoende
2013-10-14
5
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
60 -120
Användning
-40 -100
2013-10-14
6
Volvo workshop
Geometriförändring
B
h
A=1m
B = 1,001 => h = 19 mm
B = 1,002 => h = 27 mm
2013-10-14
7
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!
2013-10-14
8
Dockstas motorrumslucka
Flexibel
tätning
Liten demonstrationslucka
Flexibla limsystem som
inte kräver avancerad
ytbehandling
Tejp som ger distanskontroll
2013-10-14
9
Provkroppsutveckling




Enkel lättillverkad struktur
Kan ge praktisk förståelse
Går sönder vid termisk belastning
Simulering
Rapport 1312, Termisk belastning av limfog –
Utveckling av provmetod
2013-10-14
10
Akustisk emission




Temperatur
Filtrera signalerna
Flexibelt lim, Tg 75°C
Skadeinitiering i realtid
2013-10-14
11
Brottytor
Araldite 2015, ca 4 % brottöjning vid RT, Blästrad aluminiumprofil,
0 och 45° fiberriktning i ytskikt, fogtjocklek 0,75 mm, ca 130°C
2013-10-14
12
Brottytor 2
 Araldite 2015, Blästrad aluminiumprofil, 90 och 45° fiberriktning.
 Limfogstjockleks variation
2013-10-14
13
Brottytor 3
 Araldite 2015, Blästrad stålprofil, 0 och 45° fiberriktning.
 Stopp vid 100°C (stål center ca 80°C)
2013-10-14
14
Ultraljudmikroskopiering
 Betamate 2098
Hög brottförlängning
Blästrad Al
Fiber 0 och 45°
 Intakt limfog?
Reflektion
Transmission
Snitt
2013-10-14
15
Bilder av tvärsnitt
Al
Ingjutningsepoxi
Längs provkropp
0º
90º
45º
45º
0º
90º
45º
45º
Ingjutningsepoxi
0º
Al
Tvärs provkropp
2013-10-14
16
GOM i ugn
 Optisk geometrimätning
 Följa geometriförändringar med
temperaturen
– Begränsning 0,5-1 min mättid
2013-10-14
17
ATOS III Triple Scan system
för optisk 3D scanning
Geometri
130104
1 min ca 53
4 min ca 112
6 min ca 134
7 min ca 142
9 min ca 153
11 min ca 161
12 min ca 164
14 min ca 167
2013-10-14
18
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!
2013-10-14
19
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?
2013-10-14
20
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
2013-10-14
21