The influence of thermal shock on the load capacity of cylindrical adhesive joints made of EN AC-AlSi7-Mg0.3 aluminum alloy and glass-epoxy composite EP405-GE

• Autorzy: Zielecki Władysław , Bielenda Przemysław , Ozga Ewelina

Identyfikatory

DOI

10.15199/160.2021.4.6

Warianty tytułu

PL

Wpływ szoków termicznych na nośność połączeń klejowych czopowych walcowych wykonanych ze stopu aluminium EN AC-AlSi7-Mg0.3 i kompozytu szkło-epoksyd EP405-GE

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the work was to investigate the effect of thermal shocks on the load capacity of cylindrical adhesive joints. The adhesive joints are made of ENAC-AlSi7Mg0.3 aluminum alloy (sleeve) and glass-epoxy compositeEP405-GE (pivot). The elements were joined together with the Araldite 2014 adhesive composition. The thicknesses of the adhesive layer were 0.025 mm, 0.075 mm or 0.125 mm. The adhesive joints were subjected to 0, 50, 100 or 150 cycles of temperature changes. The maximum temperature was 60 ̊C and the minimum temperature was -20 ̊C. The results of the strength tests show that in the accepted range of variability of input factors, subjecting the joints to thermal shocks had a positive effect on their load capacity. The highest values of load capacity were observed for joints with 0.125 mm or 0.075 mm thick adhesive layer, which were subjected to 150 cycles of temperature changes. According to the results of the regression and correlation analysis, within the adopted range of input factors variability, the number of cycles of temperature changes has a statistically significant influence on the load capacity. It has been shown that the load capacity of adhesive joints increases with an increase in the number of cycles of temperature changes. Student's t-test shows that statistically significant differences in the load capacity of adhesive joints subjected to a different number of thermal shocks cycles occur in the case of variants: G075L0 (adhesive layer thickness 0.075 mm, number of cycles 0) and G075L150 (adhesive layer thickness 0.075 mm, number of cycles 150) and variants: G125L0 adhesive layer thickness 0.125 mm, number of cycles 0) and G125L150 (adhesive layer thickness 0.125 mm, number of cycles 150).

PL

Celem pracy była ocena wpływu szoków termicznych na nośność połączeń klejowych czopowych walcowych. Złącza klejowe wykonano ze stopu aluminium ENAC-AlSi7Mg0,3 (tuleja) oraz kompozytu szkło-epoksydowego EP405-GE (czop). Elementy połączono ze sobą za pomocą kompozycji klejowej Araldite 2014. Grubości utworzonych spoin klejowych wynosiły 0,025 mm, 0,075 mm i 0,125 mm. Połączenia klejowe poddano 0, 50, 100 lub 150 cyklom zmian temperatury. Temperatura maksymalna wynosiła 60 ̊C, a minimalna -20 ̊C. Wyniki badań wytrzymałościowych wskazują, że w przyjętym zakresie zmienności czynników wejściowych, poddawanie złączy szokom termicznym miało pozytywny wpływ na ich nośność. Najwyższe wartości nośności zaobserwowano w przypadku złączy ze spoiną o grubości 0,125 mm i 0,075 mm, które poddano 150 cyklom zmian temperatury. Zgodnie z wynikami analizy regresji i korelacji, w przyjętym zakresie zmienności czynników wejściowych, liczba cykli zmian temperatury ma istotny statystycznie wpływ na nośność połączeń. Wykazano, że nośność złączy klejowych rośnie wraz ze wzrostem liczby cykli zmian temperatury. Test t-Studenta wskazuje, że istotne statystycznie różnice w nośności połączeń poddawanych różnej liczbie cykli zmian temperatury występują w przypadku wariantów: G075L0 (grubość spoiny 0,075 mm, liczba cykli 0) i G075L150 (grubość spoiny 0,075 mm, liczba cykli 150) oraz wariantów: G125L0 (grubość spoiny 0,125 mm, liczba cykli 0) i G125L150 (grubość spoiny 0,125 mm, liczba cykli 150).

Słowa kluczowe

EN

thermal shocks; cylindrical adhesive joints; aluminum alloy EN AC-AlSi7-Mg0.3; glass-epoxy composite EP405-GE

PL

szoki termiczne; połączenie klejowe czopowe walcowe; 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 4
• Strony: 34--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., 1 fot. kolor., 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

Bielenda Przemysław

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

autor

Ozga Ewelina

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

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

Bibliografia

• [1] Aluminium alloy EN AC-AISi7Mg0.3 technical data, [access September 2021], http://www.steelnumber.com/en/steel_al- loy_composition_eu.php?name_id=1225
• [2] Araldite 2014 technical data, [access September 2021], http://www.adhesivehelp.com/productdatasheets/hunts- man-a2014.pdf
• [3] 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.
• [4] Comyn J. 2018. Thermal Properties of Adhesives. In da Silva L. F. M., Óchsner A., Adams R. D. (ed.) Handbook of Adhesion Technology, 459-487. Springer International Publishing AG.
• [5] 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.
• [6] da Silva L. F. M., Óchsner A., Adams R. D. 2018. “Introduction to Adhesive Bonding Technology”. In da Silva L. F. M., Óchsner A., Adams R. D. (ed.) Handbook of Adhesion Technology, 1-7. Springer International Publishing AG.
• [7] Hirulkar N. S., Jaiswal P. R., Reis P.N.B., Ferreira J.A.M. 2020. “Effect of hygrothermal aging and cyclic thermal shocks on the mechanical performance of single-lap adhesive joints”. International Journal of Adhesion & Adhesives 99: 102584.
• [8] Kłonica M. 2015. “Impact of Thermal Fatigue on Young’s Modulus of Epoxy Adhesives”. Advances in Science and Technology Research Journal 9:103-106.
• [9] Kłonica M. 2016. “Comparative Analysis of Effect of Thermal Shock on Adhesive Joint Strength”. Advances in Science and Technology Research Journal 10 : 263-268.
• [10] 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.
• [11] Kłonica M., Kuczmaszewski J. 2015. „Badania porównawcze wytrzymałości na ścinanie klejowych połączeń zakładkowych stali 316L po „szokach termicznych””. Przetwórstwo Tworzyw 2: 125-130.
• [12] Kubit A., Bucior M., Kluż R. 2020. “Effect of temperature on the shear strength of GFRP-aluminium alloy 2024-T3 single lap joint”. Technologia i Automatyzacja Montażu 1: 30-35.
• [13] Kubit A., Trzepieciński T, Kłonica M., Hebda M., Pytel M. 2019. “The influence of temperature gradient thermal shock cycles on the interlaminar shear strength of fibre metal laminate composite determined by the short beam test”. Composites Part B 176 : 107217.
• [14] Kuczmaszewski J., Kłonica M., Pieśko P, Zagórski I. 2015. „Klejenie w technologii szybkiego prototypowania”. Mechanik 12 : 117-120.
• [15] PN-EN ISO 10123:2019-07. Adhesives - Determination of shear strength of anaerobic adhesives using pin-and-collar specimens. Warsaw: Polish Committee for Standardization.
• [16] PN-EN ISO 4287:1999. Specifications of product geometry - Geometric structure of the surface: profile method - Terms, definitions and parameters of the geometric structure of the surface. Warsaw: Polish Committee for Standardization.
• [17] Ramalho L.D.C., Campilho R.D.S.G., Belinha J., da Silva L.F.M. 2020. “Static strength prediction of adhesive joints: A review”. International Journal of Adhesion & Adhesives 96: 102451.
• [18] Rojek M. 2011. Metodologia badań diagnostycznych warstwowych materiałów kompozytowych o osnowie polimerowej. Open Access Library.
• [19] Rudawska A., Sikora J. W., Muller M., P. Valasek. 2020. “The effect of environmental ageing at lower and sub-zero temperatures on the adhesive joint strength”. International Journal of Adhesion&Adhesives 97:102487.
• [20] Szabelski J., Domińczuk J., Kuczmaszewski J. 2019. Wpływ ciepła na właściwości połączeń klejowych. Lublin: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej.
• [21] Zielecki W., Guźla E., Bielenda P. 2020. “The Influence of Natural Seasoning on the Load Capacity of Cylindrical Adhesive Joints”. Technologia i Automatyzacja Montażu 3: 15-24.