Koneenrakennuksessa tarvitaan paksuja, elastisia pinnoitteita joustavan kontaktin aikaansaamiseen sekä haitallisten värähtelyjen vaimennukseen. Pinnoitteilta ja niiden liitoksilta vaaditaan hyvää väsymiskestävyyttä, luotettavuutta ja pitkää, ennustettavissa olevaa elinikää myös ankarissa ympäristöolosuhteissa. Koska suurten koneenosien täysmittakaavaiset prototyypit ovat kalliita valmistaa, hankkeessa tutkitaan yksinkertaistettuja testausmenetelmiä, joiden avulla voidaan koesauvatasolla saada luotettavia tutkimustuloksia täysmittakaavaisista tuotteiden toiminnasta myös korotetuissa lämpötiloissa ja kosteuden ja kemikaalien altistuksen alaisena.
Hankkeessa tarkoituksena oli löytää ratkaisuvaihtoehtoja aikaisemmissa tutkimuksissa nousseisiin vauriomekanismikysymyksiin, laajentaa testaamista dynaamiselle alueelle, kehittää ja automatisoida dynaamisia testausmenetelmiä muun muassa särön etenemisen seuraamiseksi sekä testata pinnoitteiden ja niiden liitosten pitkäaikaiskestävyyteen. Päätavoitteena oli kehittää yksinkertaistettuja testausmenetelmiä, joiden avulla liimaliitosten väsymislujuutta eri käyttökohteissa ja toimintaympäristöissä voidaan arvioida.
Projektissa kartoitettiin sopivaa murtumismekaniikkaan perustuvaa mode II –tyyppistä testimenetelmää. Kirjallisuudessa esitettyjen tutkimuksien ja kokemuksien perusteella tutkimuksessa kokeiltiin 4ENF- ja ENF-testejä, joista ENF-testi näytti lupaavammalta. Projektissa tehtiin ENF-testimenetelmällä staattisia testejä sekä väsytystestejä. ENF-testin substraatteina käytettiin sovelluksesta johtuen valurautaa yleisesti käytetyn alumiinin sijaan. Testit suoritettiin pääosin huoneenlämpötilassa. Kirjallisuudessa analyyttisiä laskentamenetelmiä on lukuisia, mutta mode II -särönkärjen vaikean visuaalisen havaitsemisen vuoksi päädyttiin koekappaleen jäykkyyteen perustuviin menetelmiin. Tutkimuksessa käytettiin aluksi eri menetelmiä rinnan, jotka antoivat samansuuntaisia tuloksia. Myöhemmin tutkimuksessa keskityttiin ECM-menetelmään, jonka voidaan ajatella olevan testisarjan suorituksen ja valmistettavuuden kannalta käyttökelpoisempi. Toisaalta ECM-menetelmä vaatii hyvin tarkat mittausjärjestelyt ja erittäin suurat suoritustarkkuutta. Tutkimuksessa tehtiin myös FE-analyyseja, joilla laskettiin ENF-koekappaleessa esiintyviä särön kuormituksia, joita verrattiin analyyttisiin arvoihin.
Julkaisu:
Tero Karttunen – Kari Dufva – Antti Ylhäinen – Martti Kemppinen. Väsyttävästi kuormitettujen liimaliitosten testimenetelmän kehitys. Mikkelin Ammattikorkeakoulu A:70 2012. 45 s. (nid.)
Dufva, K., Karttunen, T., Kemppinen, M., Wiesinger, M., Compliance calibration of an adhesively bonded ENF-specimen using the virtual test specimen, Nafems world congress, Austria, 2013
Yhteystiedot
Tero Karttunen
tutkimusinsinööri
p. 040 519 5419
tero.karttunen(at)mamk.fi