Рекомендувати документи

Лазерно-променеві металеві полімерні зв'язки IV. Конференція ILAS по промисловому застосуванню лазера, Татабанья, 12 листопада 2014 р.

безкоштовно

Тамаш Марковіц, Андор Бауернхубер, Янош Такач Будапештський технологічний та економічний університет Факультет транспорту та автомобілебудування Кафедра автомобільного транспорту та автомобілебудування

пов'язані матеріально-технологічні тенденції

сучасні лазерні розробки • напрямки та проблеми • прозоро-абсорбуюче лазерне скріплення

- Дослідження взаємодії лазерного матеріалу - основні фактори впливу та їх ефекти - порівняння з іншими гібридними методами зв'язування

Збільшення використання полімерів •

Повністю усунути метали неможливо

Створюються гібридні матеріальні конструкції

Потрібне склеювання металів та пластмас

Гібридний компонент [джерело: www.new-materials.de]

Використовуючи корисні властивості обох матеріалів одночасно

Виникають проблеми із технологією в’язання

Нові та вдосконалені технології склеювання

Передній модуль Mercedes, джерело: http://www.plasticsnews.com

Вступ Гібридні технології скріплення Застосовані металополімерні зв'язки: • Лиття під тиском, лиття під тиском • З'єднання • Механічні зв'язки • Гвинтування • Клепання • Обтиск • Закріплення • Теплові зв'язки • Тертя • Ультразвук • Індукція • Лазерний промінь

Лазерне металопластикове з'єднання (LAMP)

Вставте джерело для лиття під тиском. www.maxellmms.com

Клепання під тиском, джерело: [Ульріке Бейер: Виробництво металообробних інструментів за технологією клініки Flach]

Джерело в’язання для преси: www.ptonline.com

Вступ Поточні розробки LAMP (напрямки, виклики)

Типові умови досліджень • режими нагрівання (прозорі, непрозорі) • джерела лазерного випромінювання (SSL, діод, CO2), • сировина • метал (нелегована сталь, нержавіюча сталь, алюміній, мідь, титан) • полімер ( ПЕТ, ПММА, ПА,…, армований волокном…) • типи зв’язків (точкові, лінійні)

Переваги лазерного процесу (як і інших лазерних процесів) • хороша якість, хороша відтворюваність, • хороша автоматизація, гнучкість виробництва • більша швидкість, коротший час циклу • усунення витратних матеріалів та проблем з поводженням

Вступ Поточні розробки LAMP (напрямки, виклики)

джерело: www.industrial-lasers.com джерело: www.industrial-lasers.com джерело: BME GJT

джерело: Е. Родрігес-В та ін., LANE 2014 6

джерело. А. Н. Фукс та ін., LANE2014

Вступ Прозоро-абсорбуюче лазерне скріплення Для створення зв’язку: •

Пара прозорих абсорбуючих матеріалів

Перекриття зв’язування (стиснене)

Прозорий матеріал пронизує пучок, абсорбент поглинає, в якому утворюється тепло

Через контакт контактні поверхні до певної міри нагріваються разом

Склеювання на контактних поверхнях (не показано)

Технологічна ситуація, проблеми:

Вже використовується для полімерно-полімерних зв'язків, розробляється для металів

Дано лазерний промінь, пари матеріалів та будівельні кейси

Фактори, що впливають на якість склеювання, їх наслідки та процеси, що відбуваються під час склеювання, відомі або невідомі лише частково

Вступ Співвідношення, вивчені під час дослідження BME GJT LAMP Лазер: - Середня потужність - Режим роботи - Форма імпульсу

- Тип металу - Мікрогеометрія штифтів - Макрогеометрія штифтів - Тип полімеру - Додавання полімеру - Товщина полімеру

Технологія: - Час нагрівання - Профіль нагрівання - Сила стиснення - Час до розриву

- Температура штифта - Депресія - Сила розтягування - Формування бульбашок

Вступ Співвідношення, вивчені під час дослідження BME GJT LAMP Лазер: - Середня потужність - Режим роботи - Форма імпульсу

- Тип металу - Мікрогеометрія штифтів - Макрогеометрія штифтів - Тип полімеру - Додавання полімеру - Товщина полімеру

Технологія: - Час нагрівання - Нагрівальний профіль - Сила стиснення - Час до розриву

- Температура штифта - Депресія - Сила розтягування - Формування бульбашок

Цілі дослідження Для прозорих, проникаючих, точкових суглобів

Тест на взаємодію лазерного матеріалу 1. Тест на прозорість 2. Тепловий тест

Дослідження утворення зв’язків та властивостей 3. Визначення процесу утворення зв’язку 4. Час нагрівання та сила стиску 5. Утворення міхура 6. Мікрогеометрія: шорсткість 7. Макрогеометрія: форма штифта

Порівняння з наклеюванням 8. Випробування на міцність

Експерименти 1. Дослідження прозорості Основні особливості: •

З вимірюванням потужності (Па = 40-200 Вт)

З полімером або без нього

Різні типи полімерів •

PMMA, PC, PP, PA, ABS

Різні режими нагріву (роз'єднання імпульсів)

Максимальний час опромінення: 10 с

Принцип вимірювання прозорості

Експерименти 2. Тепловий тест Основні особливості: •

Вимірювання температури сталевого крана

Лоб і мантія на стику мантії

Термопара типу К, температура

A: немає пластику (PMMA) B: так, але не торкаючись штифта C: створення зв’язку

Налаштування тесту на взаємодію 13

Досліди 3-7. Створення зв’язку LAMP •

Полімер: ПММА (поліметилметакрилат) • Розмір: 15 х 15 х 2 або 5 мм

Сталь: конструкційна сталь S235

Nd: імпульсний лазер YAG,

діаметр плями: 5 мм,

змінні налаштування імпульсу (f, tp, Pp)

час нагрівання, стоячи: 3-11 с

мікрогеометрія Ra: 1-10 мкм (на мантії та лобі)

макрогеометрія: циліндрична, конічна, рифлена, фланцева, різьбова

Експериментальна установка для створення палітурки

Експерименти 8. Експерименти з склеюванням Клеї, миттєві клеї на основі ціаноакрилату • LOCTITE® 454 ™ (для важкозв’язувальних матеріалів, металу, пластику, гуми, машин)

Сировина: - сталевий штифт: циліндричний, Ra: 1 мкм - ПММА: товщина 2 і 5 мм

• LOCTITE® 496 ™ (загальне призначення, для металів, рідини) Приготування: • фрезерування глухого отвору • рівна поверхня дна отвору • глибина отвору = відступ (0; 0,9; 3 мм) • діаметр отвору: 5,1 мм Склеювання: заповнити зазор • сила затискання: 2-3 Н, 3 хвилини • час схоплювання: 24 години Випробування: • вимірювання сили розтягу в часі • PCE FG 500, швидкість 75 мм/хв