Ультразвуковая сварка соединений внахлёст пластин полиэфиримида и препрегов на основе ткани из углеродных волокон

Сотрудниками лаборатории механики полимерных композиционных материалов (ЛМПКМ) Института физики прочности и материаловедения СО РАН в сотрудничестве с Томским политехническим университетом проведено экспериментальное исследование закономерностей формирования структуры и механических свойств соединений внахлест, сформированных ультразвуковой сваркой пластин полиэфиримида и препрегов на основе ткани из углеродных волокон без ведения проводника энергии.

Исследовали влияние технологических режимов ультразвуковой сварки (УЗС) соединений внахлест пластин полиэфиримида (ПЭИ) с препрегами из ткани на основе углеродного волокна (УВ), пропитанной ПЭИ. Проводник энергии (ED) не использовался, поэтому дополнительно варьировали содержание связующего в препрегах, чтобы компенсировать недостаточное содержание полимера в зоне плавления.

Показано, что наиболее однородная макроструктура, сохранение структурной целостности как УВ-ткани в препрегах, так и ПЭИ-пластин, а также максимальные прочностные свойства (предел прочности при растяжении) получены в случае минимального содержания полимера в препрегах. Проведено компьютерное моделирование влияния соотношений ПЭИ/УВ-ткани в препрегах на деформационное поведение соединений внахлест. Показано, что толщина препрега и, соответственно, соотношение ПЭИ/УВ не оказывали заметного влияния на вид диаграммы деформация-напряжение (при растяжении), в то время как определяющим фактором был уровень адгезии.

Послойные сечения, полученные с методом компьютерной томографии для соединения внахлест пластин ПЭИ и препрега на основе УВ-ткани с содержанием полимера 27 вес.%; время УЗС- 500 мс

Работа выполнена к.т.н. В.О. Алексенко, Д. Тьян, д.т.н. С.В. Паниным, к.ф.-м.н. С.А. Бочкаревой, И.Л. Пановым при поддержке государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0010.

Результаты исследования опубликованы в журнале Frattura ed Integrità Strutturale (Q2 Scopus).

Источник: ИФПМ СО РАН.