elementy stalowe na właściwości mechaniczne połączeń

STRESZCZENIE
Kompozyty hybrydowe polimer – metal wytwarzane w technologii wtryskiwania
stosowane są w różnych gałęziach przemysłu budowy środków transportu, sprzętu
sportowego, czy w konstrukcjach elementów maszyn. Dzięki zastąpieniu w danej części
maszyny lub urządzenia wybranych elementów metalowych elementami z wtryskiwanych
tworzyw polimerowych następuje polepszenie ich parametrów mechanicznych, jak również
zmniejszenie masy w porównaniu z częściami wykonanymi w całości z metalu.
Wykorzystanie technologii wtryskiwania pozwala na wytworzenie danego kompozytu typu
polimer-metal w jednej operacji technologicznej. Za pomocą wtryskiwanego tworzywa
polimerowego możliwe jest połączenie kilku elementów metalowych, dzięki czemu eliminuje
się pracochłonny i kosztowny proces łączenia poszczególnych części metalowych który musi
być przeprowadzany w kilku operacjach technologicznych. Stosowane obecnie techniki
wytwarzania kompozytów hybrydowych polimer – metal z wykorzystaniem technologii
wtryskiwania opierają się gównie na łączeniu elementu metalowego i wtryskiwanego
tworzywa polimerowego z wykorzystaniem połączeń mechanicznych uzyskiwanych w wyniku
obtryskiwania krawędzi metalowych zaprasek, jak również przetryskiwaniu tworzywa przez
system otworów w metalowej zaprasce w celem wytworzenia quasi-nitów. Rozwiązanie
takie wymaga ingerencji zarówno w konstrukcję metalowej zakładki, jak i w konstrukcję
formy wtryskowej. Rozwiązaniem problemu jest stosowanie połączeń opierających się
na adhezji bezpośredniej wtryskiwanego tworzywa polimerowego do powierzchni metalowej
zapraski.
W niniejszej pracy zaproponowano zastosowanie proadhezyjnych warstw pośrednich
na bazie kompozycji epoksydowych stanowiących element sprzęgający pomiędzy
wtryskiwanym tworzywem polimerowym a powierzchnią metalowej zapraski. W ramach
badań przeanalizowano wpływ rodzaju zastosowanych kompozycji epoksydowych oraz ich
modyfikacji na właściwości mechaniczne wytworzonych połączeń hybrydowych. Zbadano
również wpływ starzenia w zadanych warunkach temperatury oraz wilgotności powietrza
na właściwości mechaniczne wytworzonych połączeń hybrydowych. Złącza poddano analizie
mikroskopowej (mikroskopia świetlna i SEM) zarówno przed jak i po badaniach
mechanicznych.
Prezentowana praca poszerza obecny stan wiedzy na temat wytwarzania
bezpośrednich połączeń hybrydowych polimer – metal w technologii wtryskiwania.
1
ABSTRACT
The polymer – metal hybrid composites manufactured during injection molding are
applied in the different branches of production of transportation means, sport equipment
or in elements of machines and devices. Replacement of the metal elements by the injected
plastic material results in the good mechanical properties and lower mass in comparison
to the machine parts made of metal alloy. The injection molding technology allows
to manufacture the composite hybrid element during one cycle of production process. It is
possible to join some metal inserts by injected polymer material, thus reducing costs and
time needed for joining of metal elements in several separated operations. The presently
applied technologies of manufacturing polymer – metal hybrid composites during injection
molding process are mainly supported on mechanical joining of metal insert and injected
polymer material with the application of the overmolding of metal edges as well as quasiriveting the metal element through the holes system in metal element by injected polymer.
This solution requires tooling of the metal insert as well as changes in the injection mold
design. The general solution of this problem is the application of joints formed as the result
of direct adhesion of injected polymer to the metal insert surface.
In the present work the application of proadhesion interlayers based on epoxy resin
compounds as the coupling agents between injected plastic material and the metal insert
surface has been proposed. Within the framework of the investigations the impact of the
type of used epoxy resin compounds and their modifications on mechanical properties
of produced hybrid joints have been analyzed. The effect of aging process in the given
temperature and humidity conditions on mechanical properties of produced hybrid joints
have been also investigated. The joints has been analyzed with use of the optical and SEM
microscopy both before and after mechanical tests.
The present work extends the scope of the knowledge on the manufacturing of direct
polymer – metal hybrid joints during injection molding process.
2