The authors would like to acknowledge the support of Ten Cate Advanced Materials in the form of free material supply to the work described in this paper.

1. عينة قطع والتحضير لحام بالموجات فوق الصوتية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع عينات مستطيلة قياس 25.4 ملم × 101.6 ملم من صفح المركب بالحرارة أكبر باستخدام تقنية القطع الذي يمنع التبطين من حواف العينات (على سبيل المثال، الماس رأى أو قطع المياه النفاثة). ملاحظة: تستند أبعاد العينات على ASTM D 1002 القياسية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> منذ قوة وصلات الملحومة تعتمد على اتجاه الألياف على أسطح تلحم 10، ورعاية لقطع جميع العينات في نفس الاتجاه. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد القطع، والعينات الجافة في الفرن حسب توصيات الشركة الصانعة في حال الراتنج لدن يميل لامتصاص الرطوبة (على سبيل المثال، 6 ساعة على 135 درجة مئوية لمدة ألياف الكربون ستة طبقة عززت polyetherimide، CF / جزيرة الأمير إدوارد، والعينات). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع مديري الطاقة مسطح مصنوع من فيلم لدن أنيق (نفس الراتنج مثل المصفوفة في مركب) حجم (ما يقرب من 2<html> 6 مم × 26 مم) مع سمك 0.25 مم على الأقل. إذا لزم الأمر، تجفيف مدير الطاقة في أعقاب توصيات الشركة الصانعة (على سبيل المثال، 1 ساعة على 135 درجة مئوية لمدة مدير الطاقة PEI). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل اللحام وفحص العينات واحدا تلو الآخر لزوايا delaminated وتجاهل إذا لزم الأمر. تنظيفها باستخدام ديجريسير وقطعة قماش من القطن. تنظيف مديري الطاقة شقة باتباع نفس الإجراء. </li></ol> 2. بالموجات فوق الصوتية لحام من لفة واحدة كوبونات القص ملاحظة: يتم استخدام المعالج الصغير التي تسيطر عليها لحام بالموجات فوق الصوتية قادرة على حام في اتساع مستمر في هذه الخطوة. البيانات العملية نواتج حام، مثل الطاقة تبدد وتهجير sonotrode مقابل الوقت لاقتناء البرمجيات البيانات في الكمبيوتر. ويستخدم رقصة مبنية خصيصا صممت وصنعت بدقة موقف والمشبك عينات اللفة القص واحدة خلال لحام بالموجات فوق الصوتية في هذه الخطوة (انظر الشكل 1). -together.within الصفحات = &quot;1&quot;&gt; <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/53592/53592fig1.jpg" /> الشكل 1. بالموجات فوق الصوتية لحام والإعداد لحام مبنية خصيصا المستخدمة في هذه الدراسة: 1. sonotrode، 2: منصة الانزلاق، 3: المشبك لعينة العليا (مرفق 2)، و 4: المشبك لعينة الدنيا (نقلا عن المرجع 4 بإذن من السيفير.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53592/53592fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء ورقة دفتر قبل كل تجربة اللحام. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يحيط علما المعلمات التالية: RT والرطوبة، واللحام إشارة الإعداد، نوع sonotrode، عدد العينات والمواد، وعرض وسمك عينات العلوية والسفلية، وسمك مدير الطاقة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على لحام بالموجات فوق الصوتية وجهاز الكمبيوتر. بدء تشغيل البرنامج الحصول على البيانات وفتح دورة جديدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا لم تكن موجودة بالفعل، تغيير sonotركب إلى sonotrode أسطواني بقطر 40 مم بحيث يغطي سطحها السفلي تماما منطقة اللحام. ملاحظة: شكل مختلف من sonotrode يمكن استخدامها، ولكن ينبغي أن سطحه السفلي لا تكون أصغر من منطقة اللحام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> موقف ويحملق العينات ومدير الطاقة في رقصة اللحام (انظر الشكل 1). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق مدير الطاقة شقة للعينة أسفل مع شريط لاصق بحيث يغطي مساحة أكبر قليلا من منطقة إلى أن يلحم (12.7 مم × 25.4 مم). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع عينة أسفل في رقصة والمشبك من خلال تشديد المسمار العلوي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الشريط على الطرف الآخر من مدير الطاقة إلى قاعدة الإعداد بحيث يبقى في مكانه أثناء العملية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع عينة العليا في المشبك، محاذاته وتشديد المسمار العلوي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع المشبك للعينة أعلى إلى منصة الانزلاق وتشديد على حد سواء مسامير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل المضي قدما، وتشديد كل المسامير الأربعة مرة واحدة مخام. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد مدة المثلى للمرحلة الاهتزاز استنادا إلى النزوح من sonotrode لتحقيق أعلى قوة لحام، كما هو موضح في الخطوات 2.5.1 إلى 2.5.8. ملاحظة: يتم تحديد إن مدة المثلى للمرحلة الاهتزاز لكل تركيبة المطلوب من قوة اللحام وسعة الاهتزاز. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين لحام بالموجات فوق الصوتية في التمايز بين وضع مراقبة النزوح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مدخلات لحام قوة وسعة الاهتزاز في لحام بالموجات فوق الصوتية (على سبيل المثال، 300 N و 86.2 ميكرون). ملاحظة: للحصول على هذا لحام بالموجات فوق الصوتية، 86.2 ميكرون يتوافق مع الاهتزاز السعة الذروة إلى الذروة. في إعدادات الجهاز، يتم التعبير عن ذلك إلى نصف هذه القيمة، 43.1 ميكرون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدخال النزوح sonotrode، أو السفر، في نهاية مرحلة الاهتزاز كقيمة مساو لسمك الأولي للمدير الطاقة (على سبيل المثال، 0.25 مم). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدخال قوة التصلب والوقت في لحام بالموجات فوق الصوتية (على سبيل المثال، 1000N و 4000 ميللي ثانية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عندما تصبح جاهزة، وطرح على سماعات عازلة للصوت والبدء في عملية لحام بالموجات فوق الصوتية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الانتهاء من هذه العملية، علما معلمات الإخراج التالية: بعد لحام، والحد الأقصى من الطاقة والوقت الاهتزاز والطاقة. إزالة قسيمة من الإعداد لحام وكتابة رقم الهوية على كلا الطرفين مع علامة الطلاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصدير البيانات لحام (السلطة وتهجير sonotrode) إلى جدول ورسم السلطة والتشريد مقابل منحنيات وقت خلال مرحلة الاهتزاز من العملية. ملاحظة: منحنى النزوح يجب مؤامرة تهجير نحو الانخفاض من sonotrode نسبة إلى موقعها في بداية مرحلة الاهتزاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التعرف على النزوح في وسط هضبة السلطة (المرحلة 4) كما هو مبين في الشكل 2 (في هذه الحالة، 0.10 مم). ملاحظة: هذه القيمة تشريد معينة هي السفر الأمثل الذي يتحكم في مدة مرحلة الاهتزاز والإرادةيمكن استخدامها في كل لحام لاحقة للقوة اللحام نفسها والسعة. </li></ol></li></ol><img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/53592/53592fig2.jpg" /> الشكل 2. الطاقة (أسود) والتشريد منحنيات (الرمادي) لعملية لحام بالموجات فوق الصوتية يشير إلى قيمة السفر المثلى. المرحلة اهتزاز لحام بالموجات فوق الصوتية ويمكن تقسيم في 5 مراحل. يقع قيمة السفر المثلى ضمن المرحلة 4. حالة دراسة: من ألياف الكربون المقوى ركائز polyetherimide -PEI، 0.25 مم سميكة شقة مدير الطاقة جزيرة الأمير إدوارد، 300 قوة N اللحام، 86.2 ميكرون الاهتزاز السعة، 0.25 ملم السفر. (نقلا عن المرجع 4 بإذن من السيفير.) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53592/53592fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <ol start="6" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كوبونات لحام في قيمة السفر الأمثل لقوة اللحام معين وcombinatio السعةن. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 2.1 إلى 2.5.6 لكل اللحام. في خطوة 2.5.3، استخدم السفر الأمثل تحديدها في الخطوة 2.5.8 لقوة اللحام المقابلة والجمع بين السعة. ملاحظة: يتم إجراء جميع الاختبارات LSS في أعقاب ASTM D 1002 على جهاز اختبار عالمي مع سرعة أخمص 1.3 مم / دقيقة. </li></ol></li></ol> 3. واحدة لاب مقاومة القص (LSS) اختبار كوبونات الملحومة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس ويحيط علما العرض من التداخل لكل قسيمة الملحومة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على جهاز اختبار عالمي وفتح لإجراء اختبارات بشأن LSS على الكمبيوتر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في واجهة اختبار، أدخل رقم العينة وأبعاد التداخل. تعيين القوة ل0 وفصل قبضة لقبضة بموقفها المبدئي (على سبيل المثال، 60 مم). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع العينة في قبضة آلة الاختبار كما هو موضح في الشكل (3). </li></ol><img alt="الشكل (3)" srج = &quot;/ ملفات / ftp_upload / 53592 / 53592fig3.jpg&quot; /&gt; الشكل 3. عرض تخطيطي للقط في زويك / Roell 250 كيلو نيوتن اختبار عالمي آلة (لا لتوسيع نطاق). تشريد تعويض بين السيطرة العلوية والسفلية يسمح محاذاة الاتجاه الحمل مع خط الوسط لحام للحد من الانحناء أثناء القص اللفة اختبار قوة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53592/53592fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <ol start="5" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء إجراء الاختبار من جهاز الكمبيوتر عن طريق النقر على زر &quot;ابدأ&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد فواصل العينة، إزالته من السيطرة وتأمين كل من الأجزاء معا بشريط لاصق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 3،3-3،6 لجميع العينات الأخرى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عندما يتم الانتهاء من الاختبارات، وتصدير البيانات إلى جدول بيانات وحساب قيمة LSS متوسط، وفقا للإجراءات المنصوص عليها في المعيار، ولكل قوة اللحام والجمع بين السعة. </li></ol>

<ol>
	<li>Yousefpour, A., Hojjati, M., Immarigeon, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fusion+bonding/welding+of+thermoplastic+composites.">Fusion bonding/welding of thermoplastic composites.</a> J Thermoplast Compos. 17, 303-341 (2004).</li><li>Villegas, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+monitoring+of+ultrasonic+welding+of+thermoplastic+composites+through+power+and+displacement+data.">In situ monitoring of ultrasonic welding of thermoplastic composites through power and displacement data.</a> J Thermoplast Compos. 28 (1), 66-85 (2015).</li><li>Benatar, A., Gutowski, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+welding+of+PEEK+Graphite+APC-2+composites.">Ultrasonic welding of PEEK Graphite APC-2 composites.</a> Polym Eng Sci. 29 (23), 1705-1721 (1989).</li><li>Villegas, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strength+development+versus+process+data+in+ultrasonic+welding+of+thermoplastic+composites+with+flat+energy+directors+and+its+application+to+the+definition+of+optimum+processing+parameters.">Strength development versus process data in ultrasonic welding of thermoplastic composites with flat energy directors and its application to the definition of optimum processing parameters.</a> Compos Part A-Appl S. 65, 27-37 (2014).</li><li>Lu, H. M., Benatar, A., He, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequential+ultrasonic+welding+of+PEEK/graphite+composite+plates.">Sequential ultrasonic welding of PEEK/graphite composite plates.</a> Proceedings of the ANTEC'91 Conference. , 2523-2526 (1991).</li><li>Potente, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+welding+-+principles+&amp;+theory.">Ultrasonic welding - principles &amp; theory.</a> Mater Design. 5, 228-234 (1984).</li><li>Stavrov, D., Bersee, H. E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resistance+welding+of+thermoplastic+composites+-+an+overview.">Resistance welding of thermoplastic composites - an overview.</a> Compos Part A-Appl S. 36, 39-54 (2005).</li><li>Villegas, I. F., Valle-Grande, B., Bersee, H. E. N., Benedictus, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+evaluation+between+flat+and+traditional+energy+directors+for+ultrasonic+welding+of+CF/PPS+thermoplastic+composites.">A comparative evaluation between flat and traditional energy directors for ultrasonic welding of CF/PPS thermoplastic composites.</a> Compos Interface. , (2015).</li><li>Levy, A., Le Corre, S., Villegas, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+the+heating+phenomena+in+ultrasonic+welding+of+thermoplastic+composites+with+flat+energy+directors.">Modelling the heating phenomena in ultrasonic welding of thermoplastic composites with flat energy directors.</a> J Mater Process Tech. , 1361-1371 (2014).</li><li>Shi, H., Villegas, I. F., Bersee, H. E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strength+and+failure+modes+in+resistance+welded+thermoplastic+composite+joints:+effect+of+fibre-matrix+adhesion+and+fibre+orientation.">Strength and failure modes in resistance welded thermoplastic composite joints: effect of fibre-matrix adhesion and fibre orientation.</a> Compos Part A-Appl S. 55, 1-10 (2013).</li><li>Villegas, I. F., Bersee, H. E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+welding+of+advanced+thermoplastic+composites.+An+investigation+on+energy-directing+surfaces.">Ultrasonic welding of advanced thermoplastic composites. An investigation on energy-directing surfaces.</a> Adv Polym Tech. 29 (2), 113-121 (2010).</li><li>Harras, B. K., Cole, C., Vu-Khanh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+the+ultrasonic+welding+of+PEEK-carbon+composites.">Optimization of the ultrasonic welding of PEEK-carbon composites.</a> J Reinf Plast Comp. 15 (2), 174-182 (1996).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interest.

النتائج المقدمة في القسم السابق تشير إلى مدى ملاءمة طريقة مباشرة المقترحة في هذه الورقة لحام بالموجات فوق الصوتية من بالحرارة كوبونات لفة واحدة المركبة لغرض الاختبار الميكانيكي. الفقرات التالية مناقشة كيفية التحقق من صحة نتائج الركائز الرئيسية الثلاث للأسلوب،</e...

مركبات اللدائن الحرارية (TPC) لديها القدرة على أن تكون ملحومة، مما يساهم في تصنيع فعالة من حيث تكلفتها. يتطلب لحام التدفئة المحلية تحت ضغط للتخفيف أو إذابة الراتنج لدن الأسطح والانضمام للسماح للاتصال حميم ولاحق بين انتشار سلاسل البوليمر الحرارية عبر واجهة لحام. مرة واحدة ويتحقق الجزيئي بين الانتشار، تهدئة تحت ضغط يعزز مفصل الملحومة. العديد من التقنيات لحام تنطبق على مركبات اللدائن الحرارية التي تختلف أساسا في مصدر الحرارة 1، ومع ذلك، فإن الرئيسية &quot;التصاق&quot; آلية، أي التشابك الجزيئي، لم يتغير. يقدم اللحام بالموجات فوق الصوتية أوقات قصيرة جدا لحام (في حدود بضع ثوان)، وسهلة التشغيل الآلي وأنها مستقلة تقريبا من نوع من التعزيز في ركائز مركب بالحرارة. وعلاوة على ذلك، فإنه يوفر إمكانية لفي الموقع ورصد 2،3 </sup&gt;، والتي يمكن استخدامها لضمان الجودة في خط أو لتعريف سريع من النوافذ تجهيز 4. بالموجات فوق الصوتية لحام من المواد المركبة بالحرارة هو في الغالب عملية لحام البقعة، ولكن لحام الناجح لطبقات أطول من خلال لحام بالموجات فوق الصوتية متسلسل وقد أبلغ في الأدب 5. في مقابل المقاومة أو تحريض اللحام، لم تطبق لحام بالموجات فوق الصوتية صناعيا للمفاصل الهيكلية بين أجزاء المركبة بالحرارة حتى الآن. ومع ذلك، يجري حاليا كرس جهدا كبيرا لمواصلة تطوير اللحام بالموجات فوق الصوتية الهيكلي للمركبات اللدائن الحرارية في التطبيقات الخاصة بالطائرات. في لحام بالموجات فوق الصوتية، وتتعرض الأجزاء على أن ينضم إلى مجموعة من قوة ثابتة وعالية التردد الاهتزازات الميكانيكية منخفضة السعة عرضية إلى واجهة لحام، والذي ينتج في توليد الحرارة من خلال السطح والتدفئة اللزجة. يتم الترويج التدفئة تفضيلية في واجهة لحاممن خلال استخدام نتوءات الراتنج على أسطح تلحم التي تخضع لسلالة دوري العالي، والتدفئة وبالتالي ارتفاع اللزجة، من ركائز 6. وتمارس القوة والاهتزاز على اجزاء لملحومة من خلال sonotrode متصلة الصحافة وقطار بالموجات فوق الصوتية التي تتكون من محول كهربائي بيزو ومعززة. اعتمادا على المسافة بين نقطة حيث الاتصالات sonotrode الجزء المقرر أن ينضم واجهة لحام، ويمكن التمييز بين القريب من ميدان وبعيدة مجال اللحام بالموجات فوق الصوتية. بالقرب من ميدان لحام (أقل من 6 ملم بين sonotrode واجهة لحام) هي التي تنطبق على مجموعة واسعة من المواد في حين أن تطبيق اللحام بعيدة الميدان إلى المواد بالحرارة محددة وتعتمد بشكل كبير على قدرة مادية لإجراء الموجات الصوتية 6 . ويمكن تقسيم عملية لحام بالموجات فوق الصوتية إلى ثلاث مراحل رئيسية. أولا، مرحلة القوة تراكم خلالها sonotroدي يزيد تدريجيا القوة على اجزاء لملحومة حتى يتم التوصل إلى قوة الزناد معينة. يتم تطبيق أي اهتزاز في هذه المرحلة. ثانيا، مرحلة الاهتزاز، والذي يبدأ مرة واحدة يتم الوصول إلى قوة الزناد. في هذه المرحلة يهتز sonotrode في السعة المقررة لفترة معينة من الزمن توليد الحرارة اللازمة لعملية اللحام. توفر المعالجات الدقيقة التي تسيطر اللحام بالموجات فوق الصوتية العديد من الخيارات للتحكم في مدة مرحلة الاهتزاز، وبين لهم الوقت (أي السيطرة المباشرة) أو التشريد أو الطاقة (مراقبة غير مباشرة). القوة المطبقة خلال هذه المرحلة، أي حام قوة، يمكن أن تظل ثابتة ومساوية لقوة الزناد أو يمكن أن تختلف تدريجيا خلال تطبيق الاهتزاز. ثالثا، مرحلة التصلب، حيث يسمح للالأجزاء الملحومة ليبرد تحت قوة التصلب معينة لفترة معينة من الزمن. يتم تطبيق أي اهتزاز أثناء هذه المرحلة الأخيرة. فو اللحامRCE، سعة الاهتزاز والتردد والاهتزاز، ومدة المرحلة الاهتزاز (التي تسيطر عليها إما بشكل مباشر أو بشكل غير مباشر من خلال الطاقة أو النزوح) هي المعايير اللحام التي تتحكم في توليد الحرارة. القوة، والسعة والمدة هي المعلمات المعرفة من قبل المستخدم، في حين تم إصلاح تردد عن كل عامل لحام بالموجات فوق الصوتية. قوة التصلب والوقت التصلب، كما حام المعلمات، لا تتدخل في عملية التسخين ولكن يؤثر على توطيد و، جنبا إلى جنب مع بقية المعلمات، ونوعية النهائية للوصلات الملحومة. تقدم هذه الورقة طريقة مباشرة رواية عن قرب الميدان لحام بالموجات فوق الصوتية من كوبونات TPC الفردية في تكوين حضن واحد لاحق الميكانيكية، والقص واحد اللفة (LSS)، والاختبار التالي ASTM (الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد) D 1002 القياسية. الاختبار الميكانيكي للكوبونات ملحومة يسمح بتحديد قوة اللفة القص واضحة من المفاصل، والتي تعد واحدة من خصائص معظم بالاتصالاتتستخدم فقط لقياس قوة مركب بالحرارة وصلات الملحومة 7. وتستند هذه الطريقة لحام وصفها في هذه الورقة على ثلاثة ركائز أساسية. أولا، يتم استخدام مديري الطاقة مسطحة فضفاض لتوليد الحرارة تفضيلية في واجهة الانضمام 8،9 أثناء عملية اللحام. ثانيا، يتم استخدام بيانات التصنيع التي قدمتها لحام بالموجات فوق الصوتية لتحديد بسرعة مدة المثلى للمرحلة اهتزاز لقوة معينة / الجمع بين سعة 2،4. ثالثا، يتم التحكم مدة مرحلة الاهتزاز بشكل غير مباشر من خلال تهجير sonotrode من أجل ضمان الجودة بما يتفق المفاصل الملحومة (4). ويوفر هذا الأسلوب لحام والمستجدات والمزايا الرئيسية التالية فيما يتعلق إجراءات اللحام للدولة من بين الفن لمركبات اللدائن الحرارية: (أ) إعداد نموذج مبسط تمكين باستخدام إدارة الطاقة شقة فضفاضة بدلا من المخرجين الطاقة مصبوب التقليدي 3، و (ب) ج سريعة وتعريف كفاءة معاهدة الفضاء الخارجي من المعلمات معالجة بناء على عملية الرصد في الموقع بدلا من نهج التجربة والخطأ المشترك. وعلى الرغم من توجه الأسلوب هو موضح في هذه الورقة من أجل الحصول على هندسة محددة جدا وبسيطة لحام يمكن أن تكون أساسا لتحديد إجراء لحام الأجزاء الفعلية. والفرق الرئيسي في هذه الحالة ناتج عن تدفق مقيدة من مدير الطاقة في مقابل تدفق غير المقيد في أربع حواف التداخل في كوبونات لفة واحدة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1179">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Material/Reagent</td>
			<td style="width:308px;"></td>
			<td style="width:199px;"></td>
			<td style="width:363px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">Cetex&#174; carbon fiber / polyetherimide (CF/PEI) 5 harness satin prepreg</td>
			<td style="width:308px;">TenCate Advanced Composites (www.tencate.com)</td>
			<td style="width:199px;">Contact vendor</td>
			<td style="width:363px;">Material used in this study for the specimens.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">PFQD solvent degreaser</td>
			<td style="width:308px;">PT Technologies Europe (now Socomore - www.socomore.com)</td>
			<td style="width:199px;">Contact vendor</td>
			<td style="width:363px;">Solvent degreaser for cleaning the specimens and energy directors.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">Cotton cloths</td>
			<td style="width:308px;">-</td>
			<td style="width:199px;">-</td>
			<td style="width:363px;">For general cleaning purposes. No specific vendor was used.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:311px;">0.25 mm PEI film</td>
			<td style="width:308px;">TenCate Advanced Composites (www.tencate.com)</td>
			<td style="width:199px;">Contact vendor</td>
			<td style="width:363px;">Thin film used as energy director.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:311px;">Adhesive tape</td>
			<td style="width:308px;">Airtech Advanced Materials Group (www.airtechintl.com)</td>
			<td style="width:199px;">1&#34; x 72 yds MFG # 327402 Contact vendor for catalog number</td>
			<td style="width:363px;">Used to attach energy director to bottom sample for ultrasonic welding.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Name</td>
			<td style="width:308px;">Company</td>
			<td style="width:199px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Equipment</td>
			<td style="width:308px;"></td>
			<td style="width:199px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">V&#246;tsch oven</td>
			<td style="width:308px;">V&#246;tsch Industrietechnik (www.voetsch-ovens.com)</td>
			<td style="width:199px;">VTU 60/60 - Contact vendor for specific catalog number</td>
			<td style="width:363px;">Oven used to dry PEI film (energy directors) and PEI specimens before welding.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:311px;">Rinco Dynamic 3000 ultrasonic welder</td>
			<td style="width:308px;">Aeson BV (www.aeson.nl/en/)</td>
			<td style="width:199px;">Contact vendor</td>
			<td style="width:363px;">20 kHz ultrasonic welding machine used for the welding experiments. Several sonotrode sizes available. Contact vendor for details. ACUCapture software included.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:311px;">Zwick/Roell universal testing machine</td>
			<td style="width:308px;">Zwick (www.zwick.com)</td>
			<td style="width:199px;">Z250 - Contact vendor for specific catalog number</td>
			<td style="width:363px;">Universal testing machine with maximum load of 250 kN used for single lap shear strength measurements.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for mechanical characterization of welded joints through single lap shear testing

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ultrasonic welding process described in this paper is based on three main pillars. Firstly, flat energy directors are used for preferential heat generation at the joining interface during the welding process. A flat energy director is a neat thermoplastic resin film that is placed between the parts to be joined prior to the welding process and heats up preferentially owing to its lower compressive stiffness relative to the composite substrates. Consequently, flat energy directors provide a simple solution that does not require molding of resin protrusions on the surfaces of the composite substrates, as opposed to ultrasonic welding of unreinforced plastics. Secondly, the process data provided by the ultrasonic welder is used to rapidly define the optimum welding parameters for any thermoplastic composite material combination. Thirdly, displacement control is used in the welding process to ensure consistent quality of the welded joints. According to this method, thermoplastic-composite flat coupons are individually welded in a single lap configuration. Mechanical testing of the welded coupons allows determining the apparent lap shear strength of the joints, which is one of the properties most commonly used to quantify the strength of thermoplastic composite welded joints.

كانت ملحومة من ألياف الكربون المقوى polyetherimide (CF / جزيرة الأمير إدوارد) عينات وفقا للطريقة المبينة في هذه الورقة. تم الحصول على عينات من صفح مركب مصنوع من خمسة تسخير النسيج الساتان CF / جزيرة الأمير إدوارد، مع (0/90) 3S التراص تسلسل و 1.92 مم سمك الاسمي. ق...

Watch this Scientific Journal Video about Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composite Coupons for Mechanical Characterization of Welded Joints through Single Lap Shear Testing at JoVE.com

Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composite Coupons for Mechanical Characterization of Welded Joints through Single Lap Shear Testing

A straightforward procedure for ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for basic mechanical testing is described. Key characteristics of this ultrasonic welding process are the use of flat energy directors for simplified process preparation and the use of process data for the fast definition of optimum processing conditions.

بالموجات فوق الصوتية لحام كوبونات الحراري المركب لتوصيف الميكانيكية للحام المفاصل من خلال لفة واحدة القص اختبار

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ...

ultrasonic-welding-thermoplastic-composite-coupons-for-mechanical

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Engineering

Unit 1

Strength of Concrete

SCIENTISTS IN ACTION

11.5K Views.  Delft University of Technology. A straightforward procedure for ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for basic mechanical testing is described. Key characteristics of this ultrasonic welding process are the use of flat energy directors for simplified process preparation and the use of process data for the fast definition of optimum processing conditions.

Video: Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composite Coupons for Mechanical Characterization of Welded Joints through Single Lap Shear Testing

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at a frequency above the acoustic range (20 kHz). As a solid-state technology, ultrasonic lubrication can be used where conventional lubricants are unfeasible or undesirable. Further, ultrasonic lubrication allows for electrical modulation of the effective friction coefficient between two sliding surfaces. This property enables adaptive systems that modify their frictional state and associated dynamic response as the operating conditions change. Surface wear can also be reduced through ultrasonic lubrication. We developed a protocol to investigate the dependence of friction force reduction and wear reduction on the linear sliding velocity between ultrasonically lubricated surfaces. A pin-on-disc tribometer was built which differs from commercial units in that a piezoelectric stack is used to vibrate the pin at 22 kHz normal to the rotating disc surface. Friction and wear metrics including effective friction force, volume loss, and surface roughness are measured without and with ultrasonic vibrations at a constant pressure of 1 to 4 MPa and three different sliding velocities: 20.3, 40.6, and 87 mm/sec. An optical profilometer is utilized to characterize the wear surfaces. The effective friction force is reduced by 62% at 20.3 mm/sec. Consistently with existing theories for ultrasonic lubrication, the percent reduction in friction force diminishes with increasing speed, down to 29% friction force reduction at 87 mm/sec. Wear reduction remains essentially constant (49%) at the three speeds considered.

We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties.

تجارب على الموجات فوق الصوتية التزييت باستخدام Tribometer Piezoelectrically بمساعدة وProfilometer البصرية

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products containing nanomaterials is also increasing. Evaluating the nanomaterial release from products containing nanomaterials is a crucial step in assessing the safety of these products, and has resulted in several international efforts to develop consistent and reliable technologies for standardizing the evaluation of nanomaterial release. In this study, the release of nanomaterials from products containing nanomaterials is evaluated using a chamber system that includes a condensation particle counter, optical particle counter, and sampling ports to collect filter samples for electron microscopy analysis. The proposed chamber system is tested using an abrasor and disc-type nanocomposite material specimens to determine whether the nanomaterial release is repeatable and consistent within an acceptable range. The test results indicate that the total number of particles in each test is within 20% from the average after several trials. The release trends are similar and they show very good repeatability. Therefore, the proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing of products containing nanomaterials.

Nanoparticle release is tested using a chamber system that includes a condensation particle counter, an optical particle counter and sampling ports to collect filter samples for microscopy analysis. The proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing with a repeatable and consistent data range.

اختبار الجسيمات النانوية بيان من المجمع يحتوي على المواد متناهية الصغر باستخدام نظام الغرفة

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &amp;#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

التحديات في الريولوجية توصيف المعلقات عالية التركيز - دراسة حالة ل-طباعة الشاشة الفضية المعاجين

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

A Novel Biaxial Testing Apparatus for the Determination of Forming Limit under Hot Stamping Conditions

The hot stamping and cold die quenching process is increasingly used to form complex shaped structural components of sheet metals. Conventional experimental approaches, such as out-of-plane and in-plane tests, are not applicable to the determination of forming limits when heating and rapid cooling processes are introduced prior to forming for tests conducted under hot stamping conditions. A novel in-plane biaxial testing system was designed and used for the determination of forming limits of sheet metals at various strain paths, temperatures, and strain rates after heating and cooling processes in a resistance heating uniaxial testing machine. The core part of the biaxial testing system is a biaxial apparatus, which transfers a uniaxial force provided by the uniaxial testing machine to a biaxial force. One type of cruciform specimen was designed and verified for the formability test of aluminum alloy 6082 using the proposed biaxial testing system. The digital image correlation (DIC) system with a high-speed camera was used for taking strain measurements of a specimen during a deformation. The aim of proposing this biaxial testing system is to enable the forming limits of an alloy to be determined at various temperatures and strain rates under hot stamping conditions.

This protocol proposes a novel biaxial testing system used on a resistance heating uniaxial tensile test machine in order to determine the forming limit diagram (FLD) of sheet metals under hot stamping conditions.

A جهاز رواية ذو محورين اختبار لتحديد الحد تشكيل تحت الساخن شروط ختم

The hot stamping and cold die quenching process is increasingly used to form complex shaped structural components of sheet metals. Conventional ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

التنفيذ التجريبي لأسلوب تصنيع مركب جديد: تعريض الألياف العارية على سطح مركب بواسطة الأسلوب طبقة لينة

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on exposing the specimen to longitudinal vibrations on its resonance frequency close to 20 kHz. With use of this method, it is possible to significantly decrease the time required for the test, when compared to conventional testing devices usually working at frequencies under 200 Hz. It is also used to simulate loading of material during operation in high speed conditions, such as those experienced by components of jet engines or car turbo pumps. It is necessary to operate only in the high and ultra-high cycle region, due to the possibility of extremely high deformation rates, which can have a significant influence on the test results. Specimen shape and dimensions have to be carefully selected and calculated to fulfill the resonance condition of the ultrasonic system; thus, it is not possible to test the full components or specimens of arbitrary shape. Before each test, it is necessary to harmonize the specimen with the frequency of the ultrasonic system to compensate for deviations of the real shape from the ideal one. It is not possible to run a test until a total fracture of the specimen, since the test is automatically terminated after initiation and propagation of the crack to a certain length, when the stiffness of the system changes enough to shift the system out of the resonance frequency. This manuscript describes the process of evaluation of materials' fatigue properties at high-frequency ultrasonic fatigue loading with use of mechanical resonance at a frequency close to 20 kHz. The protocol includes a detailed description of all steps required for a correct test, including specimen design, stress calculation, harmonizing with the resonance frequency, performing the test, and final static fracture.

A protocol for ultrasonic fatigue testing in the high and ultra-high cycle region in axial tension-compression loading mode.

الموجات فوق الصوتية التعب الاختبار في وضع ضغط التوتر

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...

Magnet Assisted Composite Manufacturing: A Flexible New Technique for Achieving High Consolidation Pressure in Vacuum Bag/Lay-Up Processes

This work demonstrates a protocol to improve the quality of composite laminates fabricated by wet lay-up vacuum bag processes using the recently developed magnet assisted composite manufacturing (MACM) technique. In this technique, permanent magnets are utilized to apply a sufficiently high consolidation pressure during the curing stage. To enhance the intensity of the magnetic field, and thus, to increase the magnetic compaction pressure, the magnets are placed on a magnetic top plate. First, the entire procedure of preparing the composite lay-up on a magnetic bottom steel plate using the conventional wet lay-up vacuum bag process is described. Second, placement of a set of Neodymium-Iron-Boron permanent magnets, arranged in alternating polarity, on the vacuum bag is illustrated. Next, the experimental procedures to measure the magnetic compaction pressure and volume fractions of the composite constituents are presented. Finally, methods used to characterize microstructure and mechanical properties of composite laminates are discussed in detail. The results prove the effectiveness of the MACM method in improving the quality of wet lay-up vacuum bag laminates. This method does not require large capital investment for tooling or equipment and can also be used to consolidate geometrically complex composite parts by placing the magnets on a matching top mold positioned on the vacuum bag.

A new technique for applying consolidation pressure on the vacuum bag lay-up to fabricate composite laminates is described. The goal of this protocol is to develop a simple, cost-effective technique to improve the quality of laminates fabricated by the wet lay-up vacuum bag method.

ساعد المغناطيس تصنيع مركب: مرونة تقنية جديدة لتحقيق توحيد ارتفاع الضغط في العمليات فراغ كيس/ﻷي متابعة

This work demonstrates a protocol to improve the quality of composite laminates fabricated by wet lay-up vacuum bag processes using the recently developed ...

Generating Lap Joints Via Friction Stir Spot Welding on DP780 Steel

Friction stir spot welding (FSSW), a derivative of friction stir welding (FSW), is a solid-state welding technique that was developed in 1991. An industry application was found in the automotive industry in 2003 for the aluminum alloy that was used in the rear doors of automobiles. Friction stir spot welding is mostly used in Al alloys to create lap joints. The benefits of friction stir spot welding include a nearly 80% melting temperature that lowers the thermal deformation welds without splashing compared to resistance spot welding. Friction stir spot welding includes 3 steps: plunging, stirring, and retraction. In the present study, other materials including high strength steel are also used in the friction stir welding method to create joints. DP780, whose traditional welding process involves the use of resistance spot welding, is one of several high strength steel materials used in the automotive industry. In this paper, DP780 was used for friction stir spot welding, and its microstructure and microhardness were measured. The microstructure data showed that there was a fusion zone with fine grain and a heat effect zone with island martensite. The microhardness results indicated that the center zone exhibited a greater degree of hardness compared with the base metal. All data indicated that the friction stir spot welding used in dual phase steel 780 can create a good lap joint. In the future, friction stir spot welding can be used in high-strength steel welding applied in industrial manufacturing processes.

Here, we present a friction stir spot welding (FSSW) protocol on dual phase 780 steel. A tool pin with high-speed rotation generates heat from friction to soften the material, and then, the pin plunges into 2 sheet joints to create the lap joint.

توليد مفاصل اللفة عن طريق الاحتكاك اثارة بقعة لحام على الصلب DP780

Friction stir spot welding (FSSW), a derivative of friction stir welding (FSW), is a solid-state welding technique that was developed in 1991. An industry ...

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, where the yarns in each layer are oriented parallel to each other and held in place using binder resins and thin polymer films. The armor is constructed by stacking the unidirectional layers in different orientations. To date, only very preliminary work has been performed to characterize the ageing of the binder resins used in unidirectional laminates and the effects on their performance. For example, during the development of the conditioning protocol used in the National Institute of Justice Standard-0101.06, UD laminates showed visual signs of delamination and reductions in V50, which is the velocity at which half of the projectiles are expected to perforate the armor, after ageing. A better understanding of the material property changes in UD laminates is necessary to comprehend the long-term performance of armors constructed from these materials. There are no current standards recommended for mechanically interrogating unidirectional (UD) laminate materials. This study explores methods and best practices for accurately testing the mechanical properties of these materials and proposes a new test methodology for these materials. Best practices for ageing these materials are also described.

The goal of the study was to develop protocols to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high-strength aramid or ultra-high-molar-mass polyethylene-based flexible unidirectional composite laminate materials and to describe protocols for performing artificial ageing on these materials.

إجراءات القطع، اختبار الشد، وشيخوخة الرقائق المركبة أحادية الاتجاه المرنة

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

Operation of the Collaborative Composite Manufacturing (CCM) System

The automated tape placement and the automated fiber placement (AFP) machines provide a safer working environment and reduce the labor intensity of workers than the traditional manual fiber placement does. Thus, the production accuracy, repeatability and efficiency of composite manufacturing are significantly improved. However, the current AFP systems can only produce the composite components with large open surface or simple revolution parts, which cannot meet the growing interest in small complex or closed structures from industry.
In this research, by employing a 1-degree of freedom (DoF) rotational stage, a 6-RSS parallel robot, and a 6-DoF serial robot, the dexterity of the AFP system can be significantly improved for manufacturing complex composite parts. The rotational stage mounted on the parallel robot is utilized to hold the mandrel and the serial robot carries the placement head to mimic two human hands that have enough dexterity to lay the fiber to the mandrel with complex contour.
Although the CCM system increases the flexibility of composite manufacturing, it is quite time-consuming or even impossible to generate the feasible off-line path, which ensures uniform lay-up of subsequent fibers considering the constraints like singularities, collisions between the fiber placement head and mandrel, smooth fiber direction change and keeping the fiber placement head along the norm of the part&#39;s surface, etc. Moreover, due to the existing positioning error of the robots, the on-line path correction is needed. Therefore, the on-line pose correction algorithm is proposed to correct the paths of both parallel and serial robots, and to keep the relative path between the two robots unchanged through the visual feedback when the constraint or singularity problems in the off-line path planning occur. The experimental results demonstrate the designed CCM system can fulfill the movement needed for manufacturing a composite structure with Y-shape.

Operation of the Collaborative Composite Manufacturing CCM System

A collaborative composite manufacturing system is developed for robotic lay-up of composite laminates using the prepreg tape. The proposed system allows the production of composite laminates with high levels of geometrical complexity. The issues in the path planning, coordination of the robots and control are addressed in the proposed method.

تشغيل نظام التصنيع المركب التعاوني (CCM)

The automated tape placement and the automated fiber placement (AFP) machines provide a safer working environment and reduce the labor intensity of ...