Wdrożenie produkcji w zakresie połączeń termoplast-kompozyt węglowy na podstawie symulacji numerycznych

• Autorzy: Paździor P. , Szczepanik M.

Warianty tytułu

EN

Methods of solving practical problems in thermoplastic-carbon combinations on the basis of numerical simulations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł poświęcony jest metodyce oraz wdrożeniu produkcji obudowy lusterka samochodowego, wykonanej jako połączenie klejone części wierzchniej z kompozytu węglowego na bazie żywicy epoksydowej oraz insertu z materiału ABS mającego na celu umożliwienie połączenia obudowy z bazą lusterka. Podstawą opracowania były testy rzeczywiste oraz symulacje numeryczne przygotowane w oprogramowaniu Moldex3D. Zastosowane połączenie klejone obydwu komponentów nie zapewniło odpowiednich własności eksploatacyjnych, w wyniku czego dochodziło do pęknięć. Po przeprowadzeniu symulacji numerycznych ustalono, że miejsca pęknięć odpowiadają miejscom łączeń frontów płynącego tworzywa podczas wtrysku. Przyczyną pękania okazała się duża różnica rozszerzalności cieplnej obydwu materiałów. W efekcie powstawały znaczące naprężenia, które niszczyły insert ABS w najsłabszych miejscach. Problem skutecznie rozwiązano dzięki zmianie geometrii insertu.

EN

The aim of this study was to elaborate on the methods of constructing combined components of a car mirror. The components were made of materials with different thermal expansion coefficient. The basis for the research were numerical simulations prepared in Moldex 3D software. The external cover of a mirror would be made of carbon composite based on epoxy resin (hereafter referred to as carbon), and the internal insert would be made of ABS. The adhesive bonding applied did not provide appropriate properties and led to breaks during usage. After carrying out moldflows it was found that the areas of breaks were determined by the places where fronts of flowing material met during the injection. The cause of breaking was diametrically different thermal expansion of both materials. This induced significant stresses in adhesive layer. Finally, an effective solution was to change the geometry of the mirror insert made of thermoplastic ABS.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; węgiel; analiza; przepływ; łączenie; termoplast; klejenie; Moldex3D; konstrukcja; modelowanie MES

EN

composite; carbon; moldflow; combination; thermoplastics; bonding; Moldex3D; numerical method design FEM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 37, nr 68
• Strony: 98--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Paździor P.

• Instytut Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska, Gliwice 44-100 Polska

autor

Szczepanik M.

• Instytut Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska, Gliwice 44-100 Polska

Bibliografia

• 1. Bernaciak M.: Klejenie kompozytów. "Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie" 2012, nr 11, s. 3-6.
• 2. Bociąga E., Jaruga T.: Powstawanie obszarów łączenia strumieni tworzywa w wypraskach. "POLIMERY” 2009, nr 9, s. 654-661.
• 3. CoreTech System Co. Ltd.: Mathematical Models and Assumptions. 2014 Czerwiec 26 [Dostęp: 21 czerwiec 2017 http://support.moldex3d.com].
• 4. Dziubiński M., Kiljański T., Sęk J.: Podstawy teoretyczne i metody pomiarowe reologii. W: "Monografie Politechniki Łódzkiej” Łódź: Politechnika Łódzka, 2014.
• 5. Frącza W.: Wpływ wielokrotnego przetwórstwa polimerów na parametry stanu tworzywa w formie wtryskowej. W: "Zeszyty naukowe Politechniki Rzeszowskiej" 2012, nr 284, s. 15-29.
• 6. Gorgosz D.: Materiały przyszłości w procesie cięcia. "Magazyn Przemysłowy" 2017, nr 08, s. 31-32.
• 7. Kowalska B. i Sikora R.: Wpływ czasu ochładzania wyprasek wtryskowych na termodynamiczne równanie stanu. "POLIMERY" 2003, t. 3. nr 5, s. 359-364.
• 8. Mayer P. i Kaczmar J. W.: Właściwości i zastosowania włókien węglowych i szklanych. "Tworzywa Sztuczne i Chemia" 2013, nr 6, s. 52-56.
• 9. MICHAEL Teresa Michalik: "Raport z badania klimatycznego", CL/06/07/2017, 2017.
• 10. MICHAEL Teresa Michalik, EDS Polska Sp. z o.o.: "Raport badań przyczepności klejów" 2017.
• 11. Paszko M., Łygas K.: Współczesne metody modelowania przepływów turbulentnych w otoczeniu poruszającego się autobusu miejskiego. "Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe" 2016 Grudzień, Tom XVII, nr 12, s. 1269-1272.
• 12. Pramanik A., Basak A. K., Dong Y., Sarker P. K., Uddin M. S., Littlefair G., Dixit A.R., Chattopadhyaya S.: Joining of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) composites and aluminiumalloys-A review. "Composites Part A Applied Science and Manufacturing" 2017 Czerwiec, nr 101, p. 1-29.
• 13. PSG GmbH.: Wady wyprasek Środki zaradcze cz. 1. "TS RAPORT” 2015, nr 74, s. 19-23.
• 14. PSG GmbH.: Wady wyprasek Środki zaradcze cz. 2. "TS RAPORT" 2015, nr 75, s. 2-4.
• 15. Zahorski S.: Powolne przepływy cieczy lepkosprężystych w obszarach wejściowych rur i kanałów. "Mechanika teoretyczna i stosowana” 1974, Tom XII, nr 4, s. 561-576.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).