The effect of the surface preparation method on the ultimate strength of a single lap adhesive joints of selected construction materials

• Autorzy: Rudawska Anna , Miturska Izabela , Stančekovă Dana

Identyfikatory

DOI

10.15199/160.2020.4.2

Warianty tytułu

PL

Wpływ sposobu przygotowania powierzchni na wytrzymałość doraźną zakładkowych połączeń klejowych wybranych materiałów konstrukcyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the article was to present issues related to the determination of the influence of the surface preparation method on the strength of adhesive joints made of three types of construction materials: structural steel C45, aluminium alloy EN AW-1050A and stainless steel 1.4401. The surfaces of the analysed materials were prepared by machining with three different abrasive tools of different gradations: P120, P220, P400. Adhesive joints were prepared using the E53/Z-1/100:10 epoxy adhesive composition. After the process of adhesive joint curing, destructive tests were carried out on the Zwick/Roell Z150 strength machine, in accordance with PN-EN 1465 standard, which determined the shear strength of the analyzed joints. During the tests it was observed that the most advantageous method of surface preparation is treatment using P220 grit abrasive.

PL

Celem artykułu było zaprezentowanie zagadnień związanych z określeniem wpływu sposobu przygotowania powierzchni na wytrzymałość połączeń klejowych wykonanych z trzech rodzajów materiałów konstrukcyjnych: stali konstrukcyjnej C45, stopu aluminium EN AW-1050A oraz stali nierdzewnej 1.4401. Powierzchnie analizowanych materiałów zostały przygotowane poprzez obróbkę trzema różnymi narzędziami ściernymi różnej gradacji: P120, P220, P400. Połączenia klejowe przygotowano z użyciem kompozycji klejowej epoksydowej E53/Z-1/100:10. Po procesie utwardzania spoiny klejowej przeprowadzono badania niszczące na maszynie wytrzymałościowej Zwick/Roell Z150, zgodnie z normą PN-EN 1465, dzięki którym wyznaczono wytrzymałość na ścinanie analizowanych połączeń. W trakcie badań zaobserwowano, że najkorzystniejszym sposobem przygotowania powierzchni jest obróbka wykorzystująca ścierniwo ziarnistości P220.

Słowa kluczowe

EN

structural steel C45; aluminium alloy EN AW-1050A; stainless steel 1.4401; shear strength; adhesive joints

PL

stal konstrukcyjna C45; stop aluminium EN AW-1050A; stal nierdzewna 1.4401; wytrzymałość na ścinanie; połączenia klejowe

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 4
• Strony: 14--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., 1 il. kolor., 1 wykr.

Twórcy

autor

Rudawska Anna

• Department of Production Engineering of Lublin Universiły of Technology, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Miturska Izabela

• Department of Production Engineering of Lublin Universiły of Technology, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Stančekovă Dana

• Faculty of Mechanical Engineering, Univerzitna of University of Žilina, Univerzitna 1, 010 26, Žilina, Slovakia

Bibliografia

• [1] Adams R.D., Comyn J., Wake W.C. 1997. Structural Adhesive Joints in Engineering. 2. ed. London: Chapman & Hall.
• [2] Brack N., Rider A.N. 2014. „The Influence of Mechanical and Chemical Treatments on the Environmental Resistance of Epoxy Adhesive Bonds to Titanium”. International Journal of Adhesion and Adhesives 48(1): 20-27.
• [3] Critchlow G.W., Yendall K.A., Bahrani D., Quinn A., Andrews F. 2006. „Strategies for the Replacement of Chromic Acid Anodising for the Structural Bonding of Aluminium Alloys”. International Journal of Adhesion and Adhesives 26(6): 419-53.
• [4] Doluk E., Rudawska A., Brunella V. 2020. „The Influence of Technological Factors on the Strength of Adhesive Joints of Steel Sheets”. Advances in Science and Technology Research Journal 14(1): 107-15.
• [5] Ebnesajjad S. (red). 2011. Handbook of adhesives and surface preparation: technology, applications and manufacturing. PDL handbook series. Amsterdam: William Andrew/ Elsevier.
• [6] Godzimirski J. 2002. Wytrzymałość doraźna konstrukcyjnych połączeń klejowych. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne Fundacja „Książka Naukowo-Techniczna”.
• [7] Godzimirski J. 2003. „Wpływ czynników konstrukcyjnych i technologicznych na wytrzymałość połączeń klejowych”. Przegląd Mechaniczny (13): 18-22.
• [8] Godzimirski J. 2009. „Problemy klejenia konstrukcyjnego”. Technologia i Automatyzacja Montażu (1): 25-31.
• [9] Görög A., Stančeková D., Kapustová M., Görögová I., Mi- turska I. 2017. „Influence of Selected Cutting Conditions on Cutting Forces”. Advances in Science and Technology Research Journal 11(1): 179-85.
• [10] Johnsen B.B., Lapique F., Bjørgum A. 2004. „The Durability of Bonded Aluminium Joints: A Comparison of AC and DC Anodising Pretreatments”. International Journal of Adhesion and Adhesives 24(2): 153-61.
• [11] Kuczmaszewski J. 1990. Technologia śmigłowców: teoria i technika klejenia. Lublin: Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Lubelskiej.
• [12] Kuczmaszewski J. 2006. Fundamentals of Metal-Metal Adhesive Joint Design. Lublin: Lublin University of Technology : Polish Academy of Sciences, Lublin Branch.
• [13] Landrock A.H., Ebnesajjad S. 2015. Adhesives technology handbook. Third edition. Amsterdam, Boston: Elsevier/WA, William Andrew is an imprint of Elsevier.
• [14] Litchfield R.E., Critchlow G.W., Wilson S. 2006. „Surface Cleaning Technologies for the Removal of Crosslinked Epoxide Resin”. International Journal of Adhesion and Adhesives 26(5): 295-303.
• [15] Lunder O., Lapique F., Johnsen B., Nisancioglu K. 2004. „Effect of Pre-Treatment on the Durability of Epoxy-Bonded AA6060 Aluminium Joints”. International Journal of Adhesion and Adhesives 24(2): 107-17.
• [16] Mirski Z., Piwowarczyk T. 2008. „Podstawy klejenia, kleje i ich właściwości”. Welding Technology Review 80(8): 12-21.
• [17] Miturska I., Rudawska A., Müller M., Valášek P. 2020. „The Influence of Modification with Natural Fillers on the Mechanical Properties of Epoxy Adhesive Compositions after Storage Time”. Materials 13(2): 291.
• [18] Miturska I., Rudawska A., Pawlak P., Stančeková D., Chyra M. 2017. „Comparative Analysis of Welded and Adhesive Joints Strength Made of Acid-Resistant Stainless Steel Sheets”. Advances in Science and Technology Research Journal 11(4): 97-102.
• [19] PN-EN 1465:2009 - Kleje - Oznaczanie wytrzymałości na ścinanie przy rozciąganiu połączeń na zakładkę.
• [20] PN-EN 1706:2020-10 - Aluminium i stopy aluminium - Odlewy - Skład chemiczny i własności mechaniczne.
• [21] PN-EN 10088-1:2014-12 - Stale odporne na korozję.
• [22] PN-EN ISO 683-1:2018-09 - Stale do obróbki cieplnej, stale stopowe i stale automatowe.
• [23] Prolongo S.G., Ureña A. 2009. „Effect of Surface Pre-Treatment on the Adhesive Strength of Epoxy-Aluminium Joints”. International Journal of Adhesion and Adhesives 29(1): 23-31.
• [24] Rośkowicz M. 2010. „Wpływ lepkosprężystości klejów na wytrzymałość połączeń klejowych”. Technologia i Automatyzacja Montażu (2): 48-51.
• [25] Rotella G., Alfano M., Schiefer T., Jansen I. 2016. „Evaluation of Mechanical and Laser Surface Pre-Treatments on the Strength of Adhesive Bonded Steel Joints for the Automotive Industry”. Journal of Adhesion Science and Technology 30(7): 747-58.
• [26] Rudawska A. 2012. „Surface Free Energy and 7075 Aluminium Bonded Joint Strength Following Degreasing Only and Without Any Prior Treatment”. Journal of Adhesion Science and Technology 26(8-9): 1233-47.
• [27] Rudawska A. 2007. „Operacje specjalne w technologii klejenia blach ocynkowanych”. Technologia i Automatyzacja Montażu (2-3): 100-103.
• [28] Rudawska A. 2014. „Selected Aspects of the Effect of Mechanical Treatment on Surface Roughness and Adhesive Joint Strength of Steel Sheets”. International Journal of Adhesion and Adhesives 50 (kwiecień): 235-43.
• [29] Rudawska A., Chruściel M. 2011. „Wpływ sposobu przygotowania powierzchni na wytrzymałość połączeń klejowych lotniczego stopu aluminium”. Technologia i Automatyzacja Montażu (2): 42-46.
• [30] Rudawska A., Danczak I. 2013. „Adhesive Properties and Adhesive Joints Strength of Aluminium Alloys Following Surface Pre-Treatment”. Recent Patents on Mechanical Engineering 6(2): 152-65.
• [31] Rudawska A., Kuczmaszewski J. 2005. Klejenie blach ocynkowanych. Lublin: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej.
• [32] Rudawska A., Łukasiewicz M. 2008. „Wpływ obróbki mechanicznej na wytrzymałość połączeń klejowych wybranych materiałów konstrukcyjnych”. Przegląd Spawalnictwa (8): 27-30.
• [33] Rudawska A., Miturska I. 2018. „Impact study of single stage and multi stage abrasive machining on static strength of lap adhesive joints of mild steel”. Zredagowane przez D. Stančeková, M. Vaško, A. Rudawska, N. Čuboňová, A. Sapietová, J. Mrázik, J. Szabelski, i V. Tlach. MATEC Web of Conferences 244: 02006.
• [34] Rudawska A., Miturska I., Semotiuk L. 2019. „The influence of adhesive type and surface treatment on the strength of c45 steel sheets adhesive joints”. Technologia i Automatyzacja Montażu (2): 34-37.
• [35] Schindel-Bidinelli E., Gutherz W. 1988. Konstruktives Kleben: ein Lehrgang. Weinheim: VCH.
• [36] Sedlaček M., Podgornik B., Vižintin J. 2009. „Influence of Surface Preparation on Roughness Parameters, Friction and Wear”. Wear 266(3-4): 482-87.
• [37] Silva L.F.M. da, Öchsner A., Adams R.D. (red). 2011. Handbook of adhesion technology. Springer reference. Heidelberg: Springer.
• [38] Wingfield J.R.J. 1993. „Treatment of Composite Surfaces for Adhesive Bonding”. International Journal of Adhesion and Adhesives 13(3): 151-56.
• [39] Żenkiewicz M. 2000. Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielkocząsteczkowych. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).