Study on resistance welding of glass fiber reinforced thermoplastic composites

Panneerselvam, K.; Aravindan, S.; Haq, A. Noorul

doi:10.1016/j.matdes.2012.05.025

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“…For each type of thermoplastic composite a welding temperature of 260°C was applied. 12 The non-contact gap was 1 mm. A constant heating displacement and weld displacement were maintained during the experiments.…”

Section: Welding Methodsmentioning

confidence: 96%

The effect of the welding parameters and the coupling agent on the welding of composites

Erdogan¹,

Hüner

2016

Mater. Tehnol.

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This paper presents an experimental investigation of the welding of a glass-fiber-reinforced PP composite. The goals of this paper are to investigate the issues of local changes of the welding strength that depend on the heating time and the coupling agent (MAPP). Composite samples were prepared by using an extruding (for mixing) process and a hot-press method. The PP matrix was reinforced by unidirectional short glass fibers. The welding process for the specimens was carried out using a non-contact heated tool butt welding process. Tensile and fatigue tests were conducted to investigate the effects of the heating time parameter and the coupling agent. The highest weld strength dependent on the heating time was achieved with 94 % relative to the base strength of the material. The fatigue behavior of short-fiber-reinforced thermoplastic composites (polypropylene/20 % of volume fractions of E-glass fiber) is presented in terms of stress versus the number of cycles to failure. The specimens were fatigue tested at various percentages of their static tensile strengths at a load ratio R = 0.1 and frequency f= 5 Hz. An indefinite fatigue life was obtained at 35 % of the static damage initiation load for glass-fiber-reinforced specimens. Then, these specimen's maximum welding strengths and fatigue properties that were dependent on the heating time were compared. Keywords: plastic material, composite, heated tool, welding process, reinforcement, fatigue, polypropylenê lanek predstavlja preiskavo varjenja PP kompozita, oja~anega s steklenimi vlakni. Cilj~lanka je bil preiskati vpliv lokalnih sprememb na trdnost zvara, ki je odvisna od~asa ogrevanja in sredstva za spajanje (MAPP). Kompozitni vzorci so bili pripravljeni z uporabo metode ekstruzije in vro~ega stiskanja. PP osnova je bila oja~ana z usmerjenimi kratkimi steklenimi vlakni. Postopek~elnega varjenja vzorcev je bil izveden z brezkontaktno ogrevanim orodjem. Izvedeni so bili natezni preizkusi in preizkusi utrujenosti, da bi ugotovili vpliv~asa ogrevanja in sredstva za spajanje. Najve~ja trdnost zvara v odvisnosti od~asa ogrevanja je bila 94 % trdnosti osnovnega materiala. Obna{anje pri utrujanju termoplasti~nega kompozita (polipropilen/20 % prostorninskih dele`ev E-steklenih vlaken), oja~anega s kratkimi vlakni, je prikazano na krivulji utrujanja kot odvisnost napetosti od {tevila ciklov. Utrujenost vzorcev je bila preizku{ana pri razli~nih odstotkih stati~ne natezne trdnosti, pri hitrosti obremenjevanja R = 0,1 in frekvenci f = 5 Hz. Zdr`ljivost na utrujanje s steklenimi vlakni oja~anih vzorcev je bila dobljena pri 35 % nazivne stati~ne obremenitve. Primerjane so bile maksimalne trdnosti zvarov, z obna{anjem pri utrujanju v odvisnosti od asa ogrevanja.

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Section: Welding Methodsmentioning

confidence: 96%

The effect of the welding parameters and the coupling agent on the welding of composites

Erdogan¹,

Hüner

2016

Mater. Tehnol.

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“…Entre estas desvantagens e devido às muitas dificuldades ainda presentes no processo, esta ainda não é considerada como uma técnica de junção principal de compósitos. Neste sentido, parâmetros como isolamento térmico, energia de entrada (kJ), tempo de soldagem, orientação da fibra, e o tipo de elemento resistivo a ser utilizado estão sendo estudados para melhoria da qualidade e desempenho das juntas soldadas [13,14,15,16].…”

Section: Figuraunclassified

“…Devido à força superior e a relação rigidez-peso, materiais compósitos estão encontrando grandes aplicações de alta tecnologia na indústria aeronáutica [1].…”

Section: Introductionunclassified

Avaliação dos parâmetros tempo, corrente e pressão na soldagem por resistência elétrica de compósitos PEI/fibras contínuas: influência na resistência mecânica

et al. 2015

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RESUMOAtualmente, muitos componentes destinados à indústria aeronáutica, que anteriormente utilizavam compósitos com matriz termorrígida, vêm sendo substituídos por aqueles que apresentam matriz termoplástica, devido principalmente às melhores propriedades mecânicas obtidas, possibilidade de reaproveitamento do mesmo e a facilidade na fabricação de peças grandes e complexas, que serão integradas para formar o componente final desejado, assim como a sua temperatura de serviço mais elevada. Entretanto, um dos principais problemas da utilização de compósitos poliméricos em aplicações estruturais consiste em sua união efetiva para a integração de componentes. Nos últimos anos, a soldagem por resistência elétrica vem sendo considerada como uma das mais promissoras técnicas para a união de compósitos, pois se trata de um processo com pouca preparação de superfície e com qualidade aceitável no setor industrial. O principal objetivo deste trabalho consiste no estudo de parâmetros de soldagem por resistência elétrica para o compósito polimérico PEI poli (éter-imida) reforçado com fibras de carbono e de vidro (sistema híbrido) para aplicações aeronáuticas. As amostras do compósito foram soldadas e submetidas ao ensaio de lap shear para obtenção de tensão de ruptura ao cisalhamento de juntas simples. A partir deste ensaio foram estabelecidas as variáveis mais adequadas para utilização neste processo. O método utilizado foi um planejamento experimental fatorial completo que permitiu, com um número menor de experimentos, explorar todo o espaço experimental de interesse, estabelecendo os valores mais adequados de corrente elétrica, pressão e tempo para o processo de soldagem estudado. Palavras-chave:Compósitos, Soldagem por Resistência Elétrica, PEI, Planejamento Experimental. ABSTRACTNowadays, many components applied in the aerospace industry, which had been previously used with thermoset matrix composites, are being replaced by those with thermoplastic matrix, which is mainly due to having better mechanical properties, the possibility of reuse and ease in manufacturing large and complex parts which will be integrated to form the desired component with higher service temperature. However, a major problem concerning the use of polymer composites for structural applications consists in its effective integration of components. Electrical resistance welding has been considered as one of the most promising techniques for bonding thermoplastic composites because it is a quick process with little surface preparation. The main objective of this work is to study the resistance welding parameters for PEI (polyether imide), and carbon and glass (hybrid) fibers laminates for aeronautical applications. The composite specimens were welded and subjected to the lap shear test in order to establish the most suitable variable in this process. It was used a full factorial design that allowed, with fewer experiments, exploring the whole experimental area of interest, establishing values of electric current, pressure and time for the studied wel...

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“…As vantagens do processo de soldagem em relação à fixação mecânica e colagem estão relacionadas principalmente às altas velocidades de soldagem, com as quais os componentes de compósitos termoplásticos ou metais podem ser unidos em um tempo de ciclo relativamente curto e com uma condição ambientalmente favorável, sendo reduzida ou até mesmo eliminada a preparação de superfície (PANNEERSELVAM; ARAVINDAN; NOORUL HAQ, 2012;STAVROV;BERSEE, 2005).…”

Section: Introductionunclassified

Estudo Da Soldagem Poroxi-Combustível(ocw) Para a Junção Híbrida De Compósito Pei/Fibra De Vidro E Alumínio 2024

Reis

Abrahao²,

Marques³

et al. 2019

Anais Do V

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RESUMO: Atualmente, muitos materiais estruturais estão sendo desenvolvidos, buscando novas combinações de propriedades aliados a alta resistência especifica. Consequente a isso, o desenvolvimento da tecnologia dos compósitos híbridos, combinando laminados poliméricos e alumínio, tem como uma de suas finalidades formarem um conjunto de materiais que combine elevados valores de resistência mecânica aliados ao seu baixo peso. O objetivo esse trabalho é o estudo da soldagem OCW para a junção do compósito PEI/Fibra de vidro e Alumínio 2024-T3, que aliam efetividade da junta e o baixo custo de operação. Foi realizado um planejamento experimental para a determinação dos parâmetros de soldagem OCW, sendo as amostras soldadas e submetidas ao ensaio de Lap Shear como a variável resposta do planejamento. O valor otimizado de Lap Shear obtido pelo estudo estatístico foi de 6.35 MPa. Após a otimização dos parâmetros, foi realizado a análise da microestrutura da junta. PALAVRAS-CHAVE: Soldagem OCW, Compósito PEI/Fibra de vidro, Alumínio 2024-T3, Planejamento experimental.ABSTRACT: Currently, many structural materials are being developed, seeking new combinations of properties allied to specific high strength. Consequently, the development of hybrid composite technology, combining polymer laminates and aluminum, has as one of its purposes the formation of a set of materials that combines high values of mechanical resistance together with its low weight. The aim of this work is the study of OCW welding for the joining of the composite PEI / Fiberglass and Aluminum 2024 T3, which combine the effectiveness of the joint and the low cost of operation. An experimental design was carried out to determine the OCW welding parameters, and the samples were welded and subjected to the Lap Shear test as the planning response variable. The optimum value of Lap Shear obtained by the statistical study was 6.35 MPa. After the optimization of the parameters, the joint microstructure analysis was performed.

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Study on resistance welding of glass fiber reinforced thermoplastic composites

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The effect of the welding parameters and the coupling agent on the welding of composites

The effect of the welding parameters and the coupling agent on the welding of composites

Avaliação dos parâmetros tempo, corrente e pressão na soldagem por resistência elétrica de compósitos PEI/fibras contínuas: influência na resistência mecânica

Estudo Da Soldagem Poroxi-Combustível(ocw) Para a Junção Híbrida De Compósito Pei/Fibra De Vidro E Alumínio 2024

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