Vývoj metodiky testování lepených spojů pro automobilový průmysl

Filip Huvar

Doctoral thesis

Development of adhesive joint testing methodology for the automotive industry

Abstract:

Tato disertační práce se zabývá vývojem metodiky testování lepených spojů pro automobilový průmysl. Cílem práce bylo charakterizovat povrchové změny slitiny EN AW 5754 po působení čisticího laseru a zároveň zkoumat vliv různých parametrů čistícího laseru na smykovou pevnost lepeného spoje. Součástí cílů bylo také porovnat vliv laserové předúpravy povrchu s konvenčně využívanou metodou předúpravy povrchu chemickým čistěním na smykovou pevnost lepeného spoje. Průběh zkoušky smykem lepeného spoje byl snímán pomocí metody DIC. Experimentálním měřením bylo zjištěno, že nejlepších vlastností dosahuje lepený spoj, který je díky laserové předúpravě povrchu zcela očištěn od nečistot a kde dochází díky změně topografie adherendu ke vzniku jedinečného povrchu s množstvím rozstříknutých kapek roztaveného kovu, které přispívají k tvorbě mechanických zámků a zvyšují pevnost lepeného spoje. Nejlepších výsledků při tahové zkoušce dosáhl vzorek s hodnotou maximálního smykového napětí 24,77 MPa. Výsledky průběhu tahové zkoušky zkoumané metodou DIC popisují průběh natočení lepeného vzorku a moment vzniku odlupu souvisejícím s počátkem trhliny v lepeném spoji. Dosažené výsledky maximálního napětí lepeného spoje byly porovnány s napětím působícím na lepený spoj v samonosném bateriovém boxu při podmínkách simulujících reálný provoz automobilu. Lepený vzorek s laserovou předúpravou je schopen přenést zatížení, které působí na samonosný bateriový box při zatížení simulující reálný provoz automobilu.

Abstract:

This dissertation deals with the development of a methodology for testing bonded joints for the automotive industry. The thesis aimed to characterize the surface changes of EN AW 5754 alloy after exposure of a cleaning laser and also to investigate the effect of different cleaning laser parameters on the shear strength of the bonded joint. The objectives also included comparing the effect of laser surface pretreatment with the conventionally used chemical cleaning surface pretreatment method on the shear strength of the bonded joint. The progress of the bonded joint shear test was imaged using the DIC method. Experimental measurements revealed that the best properties are achieved in a bonded joint that is completely cleaned of contaminants by laser surface pretreatment and where the change in adherend topography results in a unique surface with a number of spattered drops of molten metal that contribute to the formation of mechanical interlocks and increase the strength of the bonded joint. The specimen with a maximum shear stress value of 24.77 MPa achieved the best results in tensile testing. The tensile test results investigated by the DIC method describe the rotation of the bonded specimen and the moment of peel associated with the onset of a crack in the bonded joint. The results obtained for the maximum stress of the bonded joint were compared with the stress applied to the bonded joint in a self-supporting battery box under conditions simulating real car use. The bonded specimen with laser pretreatment can transfer the load applied to the self-supporting battery box load simulating real car use.

Keywords

Lepený spoj, laserová předúprava, metoda DIC, MKP, hliníkové slitiny

Keywords

Bonded joint, laser pretreatment, DIC, FEM, aluminium alloys

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 3. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Petra Váňová
• Reader: Milan Edl, Soňa Rusnáková, Petr Mohyla

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Doctoral programme:
Materiálové vědy a inženýrství