Smältfogning av termoplastbaserade kompositer och lättmetall

Syfte och mål

Syftet var att skapa en fog som kombinerar effekterna av termisk krympning med en mekanisk låsning, vilken bildas när kompositens matris smälter och formas av en metallstruktur. I projektet skulle det undersökas vilka geometrier som ger bäst vidhäftning mot kompositen, samt hur kompositens gränsyta och struktur påverkas av den termiska påfrestning som uppkommer vid sammanfogningen. Målet var att tillverka en fog med likvärdig eller bättre hållfasthet som en fog tillverkad genom konventionell fogningsteknik, men genom betydligt kortare ledtid.

Resultat och förväntade effekter

Två koncept har undersökts: (i) En hybridfog där en aluminiumplatta är omgiven av komposit. Hål i aluminiumet fylls med kompositcylindrar som vid varmpressning binder mot de omgivande kompositlagren. Vid avsvalning bildas både ett krympförband och en mekanisk låsning. Resultatet visar på en stark fog, trots att vidhäftningen metall/komposit inte är optimerad. (ii) Ett krympförband där ett kompositrör pressas på en insats av aluminium. Visade sig vara svårkontrollerad beroende på hög lindningsvinkel. Rör med lägre lindningsvinkel är ett måste för att utveckla metoden vidare.

Upplägg och genomförande

Förutom materialval, konceptstudie, tillverkning och provning av fogar, ingick det också i projektet att utveckla materialmodeller som kan användas i syfte att studera de restspänningar som uppkommer under- och efter fogningstillfället. Materialmodellerna ska kunna hantera kopplad termisk-mekanisk analys. Beräkningsmetodiken, som har använts för att analysera ett krympförband, visar att relativt höga spänningar kan uppkomma lokalt i kompositen p.g.a. plötslig termisk påverkan vid fogningstillfället.