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DIPTEM. Università di Genova Dipartimento di Ingegneria della Produzione, Termoenergetica e Modelli Matematici Gruppo di ricerca su adesivi e giunzioni innovative. DIPTEM. Potenzialità del gruppo. Prove sperimentali anche su prototipi : statiche statiche a bassa ed alta temperatura

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DIPTEM

Università di Genova Dipartimento di Ingegneria della Produzione, Termoenergetica e Modelli MatematiciGruppo di ricerca su adesivi e giunzioni innovative

potenzialit del gruppo

DIPTEM

Potenzialità del gruppo
  • Prove sperimentali anche su prototipi :
    • statiche
    • statiche a bassa ed alta temperatura
    • fatica (225 Hz)
    • creep
    • nebbia salina
    • umidità
  • Analisi statistica dei risultati sperimentali
  • Analisi strutturale
          • metodi analitici
          • metodi numerici (FEM)
attivit di ricerca svolte

DIPTEM

Attività di ricerca svolte
  • Ampia campagna sperimentale, con particolare riferimento ad adesivi epossidici e silano modificati
  • Prove sperimentali statiche a taglio, sia a temperatura ambiente sia a bassa temperatura (T= -50°C)
  • Diverse geometrie:
    • - le più comuni: single lap, double lap, single strap
    • - campione piegato a 90° e a 45°/135°
    • - giunti tubolari (in corso)
  • Successive analisi numeriche, sia in campo statistico, sia FEM
obiettivi delle prove a temperatura ambiente

DIPTEM

Obiettivi delle prove a temperatura ambiente
  • Limitata disponibilità di dati sperimentali
  • Necessità di indicazioni generali relative alla variazione dei carichi di rottura in funzione di parametri geometrici significativi quali:
    • Lunghezza di sovrapposizione
    • Spessore dello strato di adesivi
    • Spessore degli aderendi
  • Combinazione di varie tipologie di adesivi con differenti tipi di aderendi
analisi di approfondimento

DIPTEM

Analisi di approfondimento
  • Maggiore attenzione sulle tipologie di giunti più comuni (single- lap e double-lap)
  • Selezione di 4 resine epossidiche diverse
  • Metodologia seguita:
  • - opportuna analisi statistica dei dati sperimentali (prove statiche a taglio)
  • - creazione di una superficie di interpolazione allo scopo di stimare altri carichi di rottura
  • - confronto dei dati stimati con risultati sperimentali derivanti da prove condotte appositamente
configurazioni esaminate

DIPTEM

Configurazioni esaminate

Single-lap

Double-lap

materiali utilizzati
Adesivi

DIPTEM

Materiali utilizzati

2 monocomponenti e 2 bicomponenti:

M1= 9514 r= 43.9 MPa E= 3249 MPa

M2= 9533 r= 33.6 MPa E= 1444 MPa

B1= 3425 r= 32.7 MPa E= 2179 MPa

B2= 9461 r= 27.6MPa E= 2407 MPa

Aderendi

Lega AA2024-T3

Re= 345 MPa, E= 70000 MPa

Acciaio da carpenteria S355

Re= 355 MPa, E= 210000 MPa

attrezzature utilizzate per la preparazione dei campioni

DIPTEM

Attrezzature utilizzate per la preparazione dei campioni

corretto allineamento dei lamierini

spessore adesivo costante

spigolo vivo alle estremità della sovrapposizione

procedure operative

DIPTEM

Procedure operative
  • Garanzia di :
    • Ripetibilità di varie operazioni (preparazione superfici, applicazione adesivo, tempo di cura, temepratura di reticolazione)
    • Stabilità dimensionale dei campioni
    • Stabilità dei parametri di prova
  • Normative di riferimento:
    • ASTM D2651: “Standard Guide for Preparation of Metal Surfaces for Adhesive Bonding”
    • ASTM D1002-2001: “Standard Test Method for Apparent Shear Strength of Single-Lap-Joint Adhesively Bonded Metal Specimens by Tension Loading (Metal-to-Metal)”
    • ASTM D 3528-98: “Standard Test Method for Strength Properties of Double Lap Shear Adhesive Joints by Tension Loading”
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DIPTEM

Risultati

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DIPTEM

Influenza dello spessore di adesivo

SINGLE LAP

ACCIAIO - spessore 1.5 mm

DOUBLE LAP

ACCIAIO

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DIPTEM

Analisi statistica

  • Test di Student unilaterale
  • Livello di confidenza prestabilito (95 ÷ 99%)
  • Creazione di superfici interpolanti (Mathcad)

(regressione “multivariate” → funzioni polinomiali → superficie interpolante)

Modello previsionale per il comportamento

del giunto incollato

- Variabili: spessore adesivo

lunghezza sovrapposizione

- Parametri: aderendo

spessore aderendo

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DIPTEM

Confronto tra carichi rottura “stimati” e sperimentali

Aderendo : Acciaio S355

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DIPTEM

Prove statiche a bassa temperatura (T= -50°C)

DF% = -35% ls = 12.5mm

DF% = -11% ls = 5mm

Adesivo 3421

DF% = -17% ls = 12.5mm

DF% = -10% ls = 5mm

Adesivo 3425

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DIPTEM

DIPTEM

DIPTEM

Prove di piega su scatolati

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DIPTEM

DIPTEM

Prove di piega su scatolati

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DIPTEM

DIPTEM

Prove di piega su scatolati

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Giunti ibridi incollati-saldati

  • PRIN 2007
  • Attualmente in fase di studio i parametri di saldatura per metodologia weld- through
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Giunti ibridi incollati-saldati

Flow-in

Weld- through

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DIPTEM

DIPTEM

Analisi FEM

Spessore adesivo = 0.5mm

Spessore aderendo = 1.5 mm

Lunghezza sovrapposizione = 12.5 mm

Lunghezza totale campione = 190 mm

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DIPTEM

DIPTEM

DIPTEM

Analisi FEM

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DIPTEM

  • Attrezzature disponibili
  • Macchine di prova Zwick e Amstler (-70°C ÷ +1100°C)
  • Macchina per prove di fatica Mayes
  • Macchina per prove di creep ATS (Applied Test System)
  • Metallizer Balzers Union SCD 040
  • Microscopio ottico Reichert-Jung MeF3A
  • Microscopio stereoscopico Zeiss
  • Rugosimetro Taylor and Hobson
  • Macchine per preparazione campioni metallografici (Hot mounting press LaboPress3 eTegrapol31)
  • Durometri (Vickers, Rocwell, Brinell)
  • Microdurometri
  • Codici FEM (Ansys vers. 11)