Development of advanced methods to characterise the fracture behaviour of flexible bonded joints

• ZUZENDARIAK: Javier Zurbitu, Albert Turon eta Jordi Renart
• UNIBERTSITATEA: Universitat de Girona

Laburpena:

Lotura teknologiek rol garrantzitsua jokatzen dute egungo erronka teknologiko handienetariko batean: klima-aldaketa. Helburu nagusiak karbono aztarna murriztea eta ingurumenaren iraunkortasuna bermatzea dira eta horretarako, industriak sistema eraginkorragoak eta iraunkorragoak garatu behar ditu energia berriztagarriak sustatzearekin batera CO2 gasen isurketak murrizteko. Garraio edo energia sektoreek material (adibidez, konpositeak) eta estruktura arinen berrikuntza babesten dute energia kontsumoa aurrezteko eta horrela CO2 isurketak murrizteko. Material arin hauek material anitzeko egituretan erabiltzen dira eta egituren osotasuna bermatzea ezinbestekoa da. Tentsio mekanikoak altuak direnean material ezberdinen arteko lotura konbentzionalak mugatuak dauden bitartean, lotura teknologia aurretuagoek abantailak azaltzen dituzte, lotura adhesiboen kasua den moduan. Hala ere, lotura adhesiboen portaera mekanikoari buruzko ezagutza faltak gehiegizko dimentsionatzeak eta segurtasunezko lotura mekanikoen eransketak eragiten du.

Adhesibo estrukturalen katalogoa zabala izan arren, orokorrean, azterketak epoxi motako adhesibo zurrunetan oinarritzen dira eta ondorioz, adhesibo malguak aztertzen dituzten lan esperimentalak falta dira. Egindako esperimentuetan karga dinamikoen edo ingurugiro gogorren aurrean propietate onak erakusten dituzte, non lotura adhesiboen kalitatea eta iraunkortasuna ebaluatzeko erabiltzen diren metodo estandarrak DCB entseguak DCB test, ISO-25217) eta Wedge Test entsegua (ASTM D3762) diren hurrenez hurren. Arrakalaren luzera bisualki neurtu beharrak eta loturaren dimentsionen menpekotasunak ordea metodo hauen aplikazioa asko murrizten du. Gainera, ez dago adostasunik metodoen erabileraren inguruan, batez ere adhesibo malguak erabiltzean edo iraunkortasun azterketak egiterakoan.

Tesi honek aurrerapauso bat emanen du eta irtenbide desberdinak proposatzen ditu adhesibo malguen hausturaren portaera karakterizatzeko erabiltzen diren metodoen mugei aurre egiteko. Era berean, industrian azaltzen diren erronka teknikoei lotura adhesiboen erabileraren bitartez erantzuna ematen zaiela uste da. Norabide honetan, I-motako haustura baten aurrean lotura adhesibo malguen portaera aztertu da esperimentalki eta tentsio egoeraren eragina neurtu da loturaren irmotasunean. Honetarako, lotura adhesibo malguen irmotasuna iragartzeko gai den eredu analitiko bat garatu da, hauen haustura adhesiboaren portaera malguak deskribatzen duela frogatuz. Arrakalaren neurketan subjektibotasuna murrizteko helburuz emisio akustikoak neurtzen dituzten sentsoreak erabiltzea proposatzen da, I-motako haustura baten aurrean arrakalaren hazkuntza monitorizatu eta adhesiboan sortutako kaltearen (FPZren) tamaina estimatzeko. Honez gain, metodoa lotura adhesibo zurrun eta malguetan aplikagarria dela berretsi da esperimentalki eta zenbakizko ereduekin korrelazioa egin ondoren, emisio akustikoen izaera zehaztu da.

Ingurune industrial batean aplikaturiko lotura adhesibo batek ordea ingurumen baldintzak ere jasan behar ditu (adibidez, tenperatura eta hezetasuna), baina ez dago argi zein metodo jarraitu behar den lotura adhesiboen iraunkortasuna ebaluatzeko. Literaturan eskuragarri dauden metodo desberdinen aplikagarritasuna ebaluatzeko asmoz, iraunkortasun azterketa bat burutu da. Horretarako, lotura adhesibo malguak karga, tenperatura eta hezetasun baldintza jakin batzuen eraginpean jarri dira eta adhesiboan sortutako kalteak irmotasuna neurtzeko erabiltzen diren metodo esperimentaletan izan duen eragina ebaluatu da. Kanpo baldintza jakin hauen eraginpean dauden lotura adhesibo malguen iraunkortasuna ebaluatzean, ez Wedge Test (ASTM D3762) metodoa ezta arrakala neurtu beharra duten metodoak ere, ez direla aproposak ondorioztatu da. Lotura adhesiboen iraunkortasuna ebaluatzeko metodo esperimentalen faltari erantzunez, Wedge Driven Test Plus (WDT+) izeneko datu murrizketa metodoa garatu da, adhesibo zurrun zein malguetan aplikatzeko balio duelarik.

Metodoak geometria prismatikozko lotura adhesibo batean ziri bat sartzean datza baina honek ez du arrakalaren luzera neurtzeko beharrik irmotasuna ebaluatzeko. Gainera, entseguaren abiaduraren eta ziriaren lodieraren eragina WDT+ metodoarengan aztertu da eta emaitzak DCB entseguekin alderatu dira. Proposatutako metodoa sendoa dela eta DCB entseguekin konparaturik entseguaren abiadurarekiko sentikortasun maila baxuagoa duela frogatu da, adhesiboaren lodiera edozein dela balio duelarik. Bukatzeko, WDT+ metodoa erabiltzen duen metodo esperimental berri bat proposatu da lotura adhesiboen iraunkortasuna ebaluatzeko. Honek karga, tenperatura eta hezetasun kondizioak hartzen ditu kontuan eta WDT+ metodoaren bitartez, adhesiboaren irmotasuna (ERR) ebaluatzen da etengabeki. Horretarako, tresneria berri bat garatu da eta, nahiz eta TRL maila baxu batean aurkitu oraindik, proposaturiko metodoak etorkizunean eman daitezkeen aplikazio industrialdun proiektuetan erabili ahal izateko potentziala dauka.