The influence of natural seasoning on the load capacity of cylindrical adhesive joints

• Autorzy: Zielecki Władysław , Guźla Ewelina , Bielenda Przemysław

Identyfikatory

DOI

10.15199/160.2021.3.3

Warianty tytułu

PL

Wpływ sezonowania naturalnego na nośność połączeń klejowych czopowych walcowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the work was to investigate the influence of natural seasoning on the load capacity of cylindrical adhesive joints subjected to and not subjected to additional heat treatment. The adhesive joints ware made of ENAC-AlSi7Mg0.3 aluminum alloy (sleeve) and glass-epoxy composite (pivot). The elements were joined together using the Araldite 2014 adhesive composition. The adhesive joins were subjected to an axial shear test. The research was carried out for several variants of seasoning: seasoning for 6 months in the summer period, seasoning for 6 months in the winter period, seasoning for one year and two years. The test results show that the seasoning of samples not subjected to additional heat treatment increased the load capacity of the adhesive joints by 0.1-21.3%. On the other hand, in the case of samples subjected to additional heat treatment, seasoning contributed to the reduction of the load capacity of the joints by 0.6-24%. The analysis of significant differences (Student's t-test) showed that in the adopted range of variability of the input factors, the seasoning conditions did not have a significant impact on the load capacity of the adhesive connections. Only in the case of samples with additional heat treatment, seasoned for 2 years, the load capacity shows statistically significant differences compared to other variants (pv=0.23%). The results of correlation and regression analysis indicate that in the case of samples subjected to additional heat treatment, the load capacity of the adhesive joints decreases with the increasing duration of seasoning (r=-0.835). In the case of samples that have not been subjected to additional heat treatment, the load capacity of the joints increases with the increasing duration of seasoning (r=0.841).

PL

Celem pracy była ocena wpływu sezonowania naturalnego na nośność połączeń klejowych czopowych walcowych poddanych i niepoddanych dodatkowej obróbce cieplnej (dotwardzaniu cieplnemu). Złącza klejowe wykonano ze stopu aluminium EN AC-AlSi7Mg0,3 (tuleja) oraz kompozytu szklano-epoksydowego (czop). Elementy połączono ze sobą za pomocą kompozycji klejowej Araldite 2014. Połączenia klejowe poddano próbie ścinania osiowego. Badania przeprowadzono dla kilku wariantów sezonowania: sezonowania przez 6 miesięcy w okresie letnim, sezonowania przez 6 miesięcy w okresie zimowym, sezonowania przez jeden rok oraz przez dwa lata. Wyniki badań wskazują, że sezonowanie próbek niepoddanych dodatkowej obróbce cieplnej spowodowało zwiększenie nośności połączeń klejowych o 0,1-21,3%. Natomiast w przypadku próbek poddanych dodatkowej obróbce cieplnej sezonowanie przyczyniło się do zmniejszenia nośności złączy o 0,6-24%. Analiza istotnych różnic (test t-Studenta) wykazała, że w przyjętym zakresie zmienności czynników wejściowych warunki sezonowania nie miały istotnego wpływu na nośność połączeń klejowych. Jedynie nośność próbek z dodatkową obróbką cieplną sezonowanych przez okres 2 lat wykazuje istotne statystycznie różnice w porównaniu do pozostałych wariantów (pv=0,23%). Wyniki analizy korelacji i regresji wskazują, że w przypadku próbek poddanych dodatkowej obróbce cieplnej nośność połączeń klejowych maleje wraz ze wzrostem czasu sezonowania (r=-0,835). W przypadku próbek, które nie zostały poddane dodatkowej obróbce cieplnej, nośność złączy zwiększa się wraz ze wzrostem czasu sezonowania (r=0,841).

Słowa kluczowe

EN

natural seasoning; cylindrical adhesive joints; heat treatment; EN AC-AlSi7-Mg0.3; aluminum alloy; glass-epoxy composite EP405-GE

PL

sezonowanie naturalne; połączenie klejowe czopowe walcowe; obróbka cieplna; stop aluminium EN AC-AlSi7-Mg0.3; kompozyt szkło-epoksydowy EP405-GE

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 3
• Strony: 15--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., il. kolor., 1 fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Zielecki Władysław

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, Katedra Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów

• https://orcid.org/0000-0002-7864-5525

autor

Guźla Ewelina

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, Katedra Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów

• https://orcid.org/0000-0002-7359-6007

autor

Bielenda Przemysław

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, Katedra Technologii Maszyn i Inżynierii Produkcji, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Aluminium alloy EN AC-AlSi7Mg0.3 technical data, [access May 2021], http://www.steelnumber.com/en/steel_alloy_composition_eu.php?name_id=1225
• [2] Araldite 2014 technical data, [access May 2021], http://www.adhesive-help.com/productdatasheets/huntsman-a2014.pdf
• [3] ASTM D 4562-0. Standard Test Method for Shear Strength of Adhesives Using Pin-and-Collar Specimen. ASTM Standards Volume 15.06.
• [4] Banea M.D., da Silva L.F.M., Campilho R.D.S.G. 2014. “Effect of temperature on the shear strength of aluminium single lap bonded joints for high temperature applications”. Journal of Adhesion Science and Technology 28: 1367-1381.
• [5] Bielecki J., Wańkowicz J. 2014. “Nieznormalizowane wymagania i kryteria oceny kompozytowych wsporczych izolatorów stacyjnych do sieci 110 kV i 220 kV”. Przegląd Elektrotechniczny 10: 106-109.
• [6] Biruk-Urban K., Kuczmaszewski J. 2013. „Modyfikacja klejów epoksydowych w aspekcie ich właściwości cieplnych”. Technologia i Automatyzacja Montażu 2: 31-34.
• [7] Bretuj W., Wieczorek K. 2016. „Zachowanie się układu hybrydowego izolatorów kompozytowego i ceramicznego w warunkach eksploatacyjnych”. Przegląd Elektrotechniczny 10: 171-174.
• [8] Composite hollow insulators technical data, [access May 2021], https://www.izolatory.pl/en/produkty/composite-hollow-insulators/composite-hollow-insulators
• [9] Comyn J. 2018. Thermal Properties of Adhesives. In da Silva L. F. M., Öchsner A., Adams R. D. (ed.) Handbook of Adhesion Technology, 459-487. Springer International Publishing AG.
• [10] da Silva L. F. M., Öchsner A., Adams R. D. 2018. “Introduction to Adhesive Bonding Technology”. In da Silva L. F. M., Öchsner A., Adams R. D. (ed.) Handbook of Adhesion Technology, 1-7. Springer International Publishing AG.
• [11] da Silva L. F.M., Adams R.D. 2007. „Joint strength predictions for adhesive joints to be used over a wide temperature range”. International Journal of Adhesion & Adhesives 27: 362-379.
• [12] Her S. C., Chan C. F. 2019. “Interfacial Stress Analysis of Adhesively Bonded Lap Joint”. Materials 12: 2403.
• [13] Kłonica M. 2017. “Wpływ zmiennych obciążeń cieplnych na bezpieczeństwo klejonych konstrukcji lotniczych”. In Bielawski R., Grenda B. (ed.) Bezpieczeństwo lotnicze w aspekcie rozwoju technologicznego. Warszawa: Wydawnictwo Akademii Sztuki Wojennej.
• [14] Kuczmaszewski J. 2006. Fundamentals of metal-metal adhesive joint design. Lublin: Lublin University of Technology, Polish Academy of Sciences, Lublin Branch.
• [15] Mirski Z., Wróblewski R., Gołembiewski A. 2015.„Resistance of adhesive joints to impact high temperaturę”. Przegląd spawalnictwa 10: 108-114.
• [16] PN-EN ISO 10123:2019-07. Adhesives - Determination of shear strength of anaerobic adhesives using pin-and-collar specimens. Warsaw: Polish Committee for Standardization.
• [17] Porębska M. 2013. Połączenia spójnościowe. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [18] Rojek M. 2011. Metodologia badań diagnostycznych warstwowych materiałów kompozytowych o osnowie polimerowej. Open Access Library.
• [19] Rośkowicz M. 2008. „Statyczna trwałość czasowa połączeń klejowych”. Przegląd Spawalnictwa 8: 31-37.
• [20] Rudawska A. 2019. “The Impact of the Seasoning Conditions on Mechanical Properties of Modified and Unmodified Epoxy Adhesive Compounds”. Polymers 11: 804.
• [21] Rudawska A., Celejewski F., Miturska I., Kowalska B. 2016. „Wytrzymałość połączeń klejowych po różnym czasie sezonowania”. Przetwórstwo Tworzyw 3: 126-131.
• [22] Selahi E. 2018. “Elasticity solutions of adhesive tubular joints in laminated composites with axial symmetry”. Archives of Mechanical Engineering 3: 441-456.
• [23] Strużewska E. 2010. „Długotrwała wytrzymałość konstrukcji kompozytowych izolatorów liniowych”. Elektroenergetyka: Współczesność i Rozwój 1: 75-79.
• [24] Szabelski J., Domińczuk J., Kuczmaszewski J. 2019. Wpływ ciepła na właściwości połączeń klejowych. Lublin: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej.
• [25] Weather condition data - temperature, [access May 2021], https://www.weatheronline.pl/weather/maps/city?LANG=pl&WMO=12580&ART=MXMN&CONT=pl-pl&R=150&LEVEL=150®ION=0001&LAND=__&NO-REGION=0&MOD=&TMX=&TMN=&SON=&PRE=&MO-NAT=&OFFS=&SORT=&MM=06&YY=2015&WEEK=100
• [26] Weather conditio data - relative humidity, [access May 2021], https://www.weatheronline.pl/weather/maps/city?LANG=pl&WMO=12580&ART=RLF&CONT=pl-pl&R=150&LEVEL=150®ION=0001&LAND=__&NO-REGION=0&MOD=&TMX=&TMN=&SON=&PRE=&MO-NAT=&OFFS=&SORT=&MM=06&YY=2015&WEEK=100.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).