Projektissa tutkittiin erilaisiin liimaliitoksiin liittyviä haasteita. Ensimmäisessä tutkimuskohteessa keskityttiin paksun komposiittipinnoitteen ja metallin välisen liimaliitoksen testausmenetelmiin korotetussa lämpötilassa sekä kosteusaltistuksessa. Toisessa tutkimuskohteessa keskityttiin valmistustavaltaan uudenlaisen putkimaisen metalli-hiilikuituliimaliitoksien testaamiseen koekappaletasolla sekä lopuksi kokeiltiin rakenteen soveltuvuutta koeakselin valmistuksessa. Viimeisessä tutkimuskohteessa tutkittiin eri tavoin valmistetun puu-metalli-liimaliitoksen kestävyyttä väsytyskuormituksen alaisena.
Paksun komposiittipinnoitteen ja metallin välisen liimaliitoksen tutkimuksessa käsiteltiin kestävyyttä eri lämpötiloissa ja kosteusaltistuksen alaisena. Väsytystestauksessa käytetään kahta eri lähestymistapaa: lineaari-elastista murtumismekaniikkaa ja perinteistä lap-shear testiä. Näiden lisäksi liimamateriaalien ominaisuuksia tutkittiin ja kartoitettiin eri menetelmin. Tavoitteena oli määritellä testausmenetelmiä, joilla voidaan arvioida liimojen ja esikäsittelymenetelmien keskinäistä paremmuutta korotetussa lämpötilassa, kosteusaltistuksessa sekä väsytyskuormituksen alaisena. Murtumismekaanisella ENF-testillä saatiin määritettyä väsymiskestävyyksiä ja ns. threshold-arvoja huoneenlämpötilassa ja korotetussa lämpötilassa. Lap shear-testillä saatiin testattua korotetussa lämpötilassa altistettuja koekappaleita staattisesti sekä olosuhdealtistuksen ja väsytyskuormituksen alaisena. Näin ollen lap-shear-testaus osoittautui monikäyttöisemmäksi ja robustimmaksi menetelmäksi.
Puu-metalli-liimaliitoksissa staattisten testien ja väsytystestien perusteella oli kysymys riittävästä liimauspinta-alasta, koska liimauspinta-alaa ei pystytty hyödyntämään riittävän tehokkaasti.
Metalli-hiilikuituliimaliitoksien tutkimuksessa keskityttiin uudenlaisen yksikomponenttisen rakenne-epoksiliiman liimausprosessiin sekä testaamiseen. Liimalla on merkittävä kyky paisua kovetusprosessin aikana, mikä antaa mahdollisuuksia hankalien geometrisesti suljettujen rakenteiden liittämiseen. Tutkimuksessa keskityttiin putkimaisiin hiilikuitu-teräs- ja hiilikuitu-alumiiniliimaliitoksiin, jotka olivat halkaisijaltaan 140mm luokkaa. Liitostyypistä, liimasta ja valmistusprosessista johtuen liitoksen valmistuksessa esiintyi haasteita, mutta kuitenkin oikein valmistettuna ko. liitostyyppi on mahdollista valmistaa lujaksi. Tutkimuksessa testattiin eri tavoin valmistettuja holkkiliitoksia, joilla saatiin tietoa liitoksen lujuuteen vaikuttavista valmistusparametreista. Paisuvaa epoksiliimaa testattiin myös 1700mm pitkän hybridiakselin valmistamiseen, joissa sisempi hiilikuituputki liitettiin usealla liimaliitoksella ulompaan alumiiniputkeen. Pitkällä hybridiakselilla ongelman aiheuttaa korkea kovetuslämpötila, jolloin eri materiaalien lämpölaajeneminen synnyttää merkittävää suhteellista lämpöliikettä. Hybridiakselin lujuutta testattiin lopuksi kuormitustestillä.
Julkaisu:
Tero Karttunen – Kari Dufva. The determination of the mode II fatigue threshold with a cast iron ENF specimen. Mikkelin Ammattikorkeakoulu A:83 2013. 24 s. (nid.)
Yhteystiedot
Tero Karttunen
tutkimusinsinööri
p. 040 519 5419
tero.karttunen(at)mamk.fi