Comparación entre resistencias de rodamientos de moldeados.

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 14756 (2022) Citar este artículo

776 Accesos

3 citas

Detalles de métricas

Este estudio es una investigación de los efectos de la fracción de peso (% en peso) y la longitud de la materia prima de fibra (FFSL) sobre la resistencia al soporte (BS) de uniones atornilladas en compuestos de polipropileno (PP) reforzados con fibra de vidrio (GFR) fabricados mediante una técnica de moldeo por inyección. . La investigación se realizó para agujeros producidos ya sea por moldeo o mecanizado. Para agujeros mecanizados, se discutió el efecto de los parámetros de perforación (avance y velocidad) en BS. Se observa que la BS disminuyó a medida que aumentó la FFSL. La BS de las muestras moldeadas y perforadas se mejoró aumentando el% en peso de fibra de vidrio. Mientras que se observó una BS ligeramente mejor para las muestras moldeadas que para las perforadas para todas las muestras. Se encontró que el efecto de las condiciones de perforación sobre el BS era insignificante para los orificios perforados en PP reforzado con fibras largas, donde el factor más significativo fue el % en peso. Sin embargo, para el PP reforzado con fibras cortas, la velocidad del husillo fue el factor más significativo seguido del avance, mientras que el porcentaje en peso tiene el efecto más bajo. El modo de morfología de falla para las muestras indica que para las muestras moldeadas, las muestras de PP puro fallaron en el modo de soporte puro, mientras que las muestras de GFR/PP fallaron en el modo de falla mixto (cojinete y tensión neta). Para las muestras maquinadas, todas las muestras fallaron bajo falla en modo mixto, excepto las muestras con mayor porcentaje de peso que fallaron bajo tensión neta.

Recientemente, el uso de materiales termoplásticos ha aumentado de manera constante, ya que proporcionan una colección única de propiedades. La relación resistencia-peso, la resistencia ambiental, el procesamiento rápido, el rendimiento superior a altas temperaturas y la reciclabilidad son algunas de las ventajas de los termoplásticos que favorecen su uso sobre otros materiales1,2,3. La adición de fibras se utiliza ampliamente en el refuerzo de compuestos de base polimérica para que sean más confiables en sus aplicaciones. Para utilizar polímeros reforzados con fibra (FRP) como elemento estructural, estos materiales deben cumplir algunos requisitos como rigidez, resistencia, durabilidad, impacto y aplastamiento para ser más útiles en la fabricación y ensamblaje de componentes críticos2. Se han producido varias piezas de automóviles utilizando termoplásticos reforzados con fibra, ya que sus efectos de ligereza han quedado demostrados en piezas que no soportan carga4 y que soportan semicarga. Estas piezas incluyen cajas de batería5,6,7, cajas de protección8, ruedas livianas9, módulos delanteros10, asientos de automóvil11,12, ballestas13 y capós14. En particular, el GFR/PP parece tener un buen potencial de aplicación en la construcción de estructuras prefabricadas como casas, barreras, vigas y tableros de puentes en el campo de la ingeniería civil15. Vaidya y Chawla16 diseñaron y fabricaron un asiento de autobús duradero hecho de GFR/PP que proporcionó un 43% y un 18% de ahorro, respectivamente, en peso y costo total de producción en comparación con los diseños de asientos comúnmente utilizados.

Las uniones representan uno de estos componentes críticos donde los pernos proporcionan el medio principal para conectar los FRP en aplicaciones estructurales, construcción de aeronaves, aeroespaciales, vehículos automotrices y otras aplicaciones de ingeniería con alto rendimiento, incluidos artículos deportivos, estructuras de energía eólica y aparatos médicos17. 18,19,20,21,22,23. Se encontró que la resistencia de la junta de GFR/PP es adecuada para el diseño de la ballesta y, por lo tanto, estos tipos de materiales pueden utilizarse para aplicaciones de juntas24,25,26. Además, Anandakumar et al.27 obtuvieron un rendimiento superior del brazo de control de GFR/PP, como componente portador de carga del sistema de suspensión, en comparación con el acero. El diseño de juntas tiene un interés particular en estructuras de FRP ya que las juntas representan el punto más débil en una estructura compuesta y la capacidad del material compuesto de redistribuir altas tensiones locales a través de la fluencia20. BS es una propiedad importante que debe tenerse en cuenta en el diseño de juntas.

Los orificios necesarios para unir los FRP generalmente se fabrican mediante un proceso de perforación que debilita la estructura de refuerzo. Nejhad y Chou28 explicaron que los agujeros perforados redujeron significativamente el rendimiento del compuesto de fibra de carbono/epóxido debido a un corte de fibras en todo el espesor que se puede evitar utilizando agujeros moldeados. Nejhad y Chou29 consideraron que, a todos los efectos prácticos, un agujero moldeado es más deseable que un agujero perforado. Por lo tanto, se desarrollaron muchas técnicas alternativas de moldeo de agujeros. Hufenbach et al.30 utilizaron una técnica basada en el desplazamiento de fibras que permite la fabricación no destructiva de los agujeros. Brookstein y Tsiang31 descubrieron que los orificios trenzados formados integralmente proporcionan un aumento del 180% en la BS de la junta en comparación con los orificios mecanizados en el compuesto de fibras de grafito/epóxido. Chang et al.32 demostraron en un estudio de unión mecánica mediante carga con pasador de compuestos híbridos de Kevlar/epoxi, grafito/epoxi y Kevlar-grafito/epóxido que las muestras con orificios moldeados dieron una mejora de resistencia de entre 0,12 y 61,23 % en comparación con los orificios perforados. especímenes.

Los resultados experimentales de Lin et al.33 mostraron que existe una mayor resistencia a la falla, una menor rigidez inicial y una mayor deformación de falla de los compuestos de fibra de vidrio tejido (0,90) con un orificio moldeado en comparación con aquellos con un orificio perforado. Sin embargo, para (45, − 45) no hay mejora en la resistencia a la falla y la rigidez inicial, excepto en la deformación por falla. Zitoune et al.34 observaron que los orificios moldeados de fibras de carbono tejidas/compuesto epoxi exhiben una resistencia un 30 % mayor y una tensión un 100 % menor que los orificios perforados. Brown et al.35 demostraron que para la fabricación avanzada de compuestos termoplásticos de fibra de carbono/PEEK, se obtenían mejores propiedades de tracción y compresión en orificios abiertos cuando los orificios se producían mediante una técnica de perforación asistida térmicamente en comparación con los orificios perforados. Fujita et al.36 encontraron que para el compuesto epoxi reforzado con fibra de vidrio trenzada (GFRE), la resistencia de la unión del orificio trenzado era mayor que la del orificio mecanizado. Además, Herszberg et al.37 encontraron que los compuestos de fibra de vidrio/epóxido tejidos y tejidos por trama con orificios formados integralmente tenían un BS aproximadamente un 20 % mayor que aquellos con orificios perforados. Durante y Langella38 encontraron un alto BS de las muestras compuestas de GFRE con el agujero moldeado, hecho desplazando las fibras alrededor del agujero, en comparación con el BS de las muestras con agujeros hechos cortando las fibras mediante perforación. Dickson y Dowling39 descubrieron que el BS del compuesto de fibra de carbono/nylon impreso en 3D con un orificio perforado es inferior en un 63 % al del orificio integrado 'Tailor Woven' si se somete a una prueba de doble cizallamiento. Clark40 concluyó que los aumentos promedio en la tensión y la deformación del soporte en el momento de falla de los compuestos de fibras de carbono/nylon cortados para los orificios impresos (lo que permite la orientación de la fibra circunferencialmente alrededor del orificio) en comparación con los orificios perforados fueron del 31% y del 86,8%. , respectivamente.

Por el contrario, Ataş et al.41 concluyeron que el BS de las muestras de fibra de carbono trenzada triaxial/epoxi con un orificio moldeado se redujo que las muestras con orificios perforados, debido a las mayores desalineaciones de las fibras durante el proceso de fabricación. La comparación de Wang42 entre los orificios producidos por muestras de fibra de vidrio trenzada triaxial/epóxido y los orificios mecanizados indicó que el orificio trenzado mostró una capacidad de carga similar o incluso menor en comparación con el orificio mecanizado.

Para los orificios mecanizados, el BS de los FRP con orificios perforados se vio afectado principalmente por las condiciones de mecanizado. Khashaba et al.19,20,21 encontraron que la rigidez de la muestra y el BS de GFRE disminuyeron a medida que aumentaban la velocidad de avance y la velocidad de corte. Khashaba y El-Keran43 observaron una BS más baja de los compuestos tejidos GFRE que se perforaron a una velocidad de 16,3 m/min en comparación con la perforación a 32,7 m/min, mientras que los valores de avance tuvieron un efecto insignificante sobre la BS a una velocidad de 16,3 m/min, pero tuvo un efecto claro a 32,7 m/min (aumentó y luego disminuyó). Krishnaraj et al.44 ilustraron que la perforación a una velocidad de rotación de 3000 rpm y una velocidad de avance de 0,02 mm/rev conducía a la BS más alta en comparación con otras velocidades y avances del husillo. Tagliaferri et al.45 concluyeron que para una determinada relación entre velocidad de perforación y velocidad de avance, se pueden obtener mejores resultados en términos de BS adoptando una velocidad de perforación más baja para muestras de GFRE. Srinivasa Rao et al.46 descubrieron que se prefieren velocidades de avance pequeñas en la perforación de laminados compuestos tejidos de GFRE. Wang et al.47 indicaron que tanto la velocidad de rotación como el avance al perforar laminados GFRE tuvieron un efecto insignificante en la BS.

Los estudios relacionados con la perforación de compuestos de matriz termoplástica cubren algunos aspectos donde Ilio et al.48 discuten el daño causado por la perforación en compuestos unidireccionales fabricados con matriz termoplástica reforzada con fibras de grafito en relación con diferentes parámetros de mecanizado. Hocheng y Puw49,50 demostraron que los compuestos de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) reforzados con fibra de carbono tenían buena maquinabilidad en la perforación en comparación con los compuestos a base de epoxi. Mudhukrishnan et al.51 analizaron el efecto del material de perforación, la velocidad del husillo y la velocidad de avance sobre la delaminación y la fuerza de empuje en laminados de polipropileno reforzado con tela de vidrio.

La fabricación de piezas con orificios ya hechos que no requieren procesamiento adicional distingue el moldeo por inyección de otras técnicas de fabricación. El moldeo por inyección puede proporcionar de manera flexible construcciones termoplásticas reforzadas con fibras cortas como una mejora de la resistencia, incluida la resistencia de las juntas. Sin embargo, existen límites para mejorar la fuerza de las articulaciones mediante el aumento del contenido de fibra granulada52. A pesar de que no es posible reforzar las piezas moldeadas por inyección con fibras continuas, los agujeros podrían reforzarse utilizando fibras continuas locales incrustadas52. Además, es posible mejorar el rendimiento de la unión mediante inserto metálico mediante el moldeo por inyección53,54, donde se podría asegurar la adhesión directa entre el plástico y el metal55.

De la literatura anterior ha quedado claro, según nuestro conocimiento, que los trabajos de investigación limitados se ocupan de estudiar el efecto de la fracción de peso en la BS de compuestos termoplásticos reforzados con fibra de vidrio cortada moldeados por inyección. Además, se llevaron a cabo raros estudios comparando las BS de orificios moldeados y orificios perforados de este tipo de material. Además, no existe ningún estudio sistemático realizado para indicar el efecto de las condiciones de mecanizado en el BS para este tipo de materiales. En consecuencia, el presente trabajo tiene como objetivo estudiar el efecto del cambio en la fracción de peso de la fibra de vidrio en la BS de compuestos termoplásticos (PP) reforzados con fibra de vidrio cortada moldeados por inyección. Se realizó una investigación para comparar entre el BS de orificios moldeados y perforados de este tipo de compuestos. Además, se estudió la influencia de los parámetros de perforación (avance, velocidades del husillo) en la BS de probetas con agujeros mecanizados.

El material de matriz utilizado en este trabajo fue copolímero de polipropileno (PP) para moldeo por inyección (413MNK45) suministrado por SABIC®—Egipto. La fibra de vidrio (GF) utilizada en el presente trabajo fueron hebras cortadas de vidrio E con longitudes de corte de filamento de 12 y 24 mm y fueron suministradas por JUSHI Co. Las propiedades mecánicas y físicas de GF y PP se presentan en las Tablas 1 y 2, respectivamente.

Las muestras para la prueba de rodamientos se fabricaron mediante moldeo por inyección de plástico utilizando una máquina de moldeo por inyección HAITIAN PL1200 con una fuerza de sujeción máxima de 1200 KN. El molde fue diseñado, fabricado y examinado varias veces para verificar su idoneidad para producir las muestras deseadas de acuerdo con la norma ASTM D5961 para muestras de rodamientos. En este molde, se considera la misma dirección del flujo del plástico para cada muestra para evitar la probabilidad de que se formen líneas de soldadura que puedan provocar grietas.

El molde está provisto de dos insertos de 6 mm de diámetro; Inserciones cortas y largas. El inserto corto se usa para muestras sin orificios moldeados (los orificios se perforarán más adelante mediante el proceso de mecanizado), Fig. 1a, mientras que el inserto largo se usa para muestras con orificios moldeados (los orificios se producen como resultado del proceso de moldeo por inyección) como se ilustra en la Fig. 1b.

El molde; (a) molde con inserto corto, (b) molde con inserto largo para muestras con orificios moldeados.

Para producir las muestras de prueba, el perfil de temperatura del cilindro a lo largo de la máquina de moldeo por inyección se ajustó a 140, 160, 180, 220 y 244 °C. La temperatura del barril se ajustó durante el proceso al agregar PP con GF. El proceso de fabricación se puede describir de la siguiente manera; En primer lugar, se moldearon por inyección muestras limpias de cojinetes de PP. En segundo lugar, los gránulos de PP se mezclaron mecánicamente con GF usando diferentes fracciones en peso de 10, 20 y 30 % en peso de PP y diferentes materias primas con longitudes de fibra de 12 mm y 24 mm. La mezcla se alimentó primero a una extrusora de la máquina de moldeo por inyección para producir muestras previas. Las muestras previas con su bebedero y canales se trituran en una trituradora formando pequeñas partículas de idéntico tamaño. Las pequeñas partículas se moldearon por inyección una vez más para obtener las muestras de prueba finales. El objetivo principal de estas etapas es lograr una mejor distribución del FG en el PP. Todo el proceso se repite añadiendo un inserto largo al molde para producir muestras con agujeros moldeados. Los especímenes fabricados tenían fibras cortadas y orientadas al azar. Los códigos y composiciones de las muestras fabricadas con orificios moldeados se ilustran en la Tabla 3.

El proceso de perforación se realizó utilizando una fresadora CNC Boxford 300VMCi equipada con el software para PC Boxford. Se utiliza un tornillo de banco manual para sujetar y ubicar consistentemente la pieza de trabajo. En el proceso de perforación se utiliza una broca helicoidal de carburo de 6 mm de diámetro (como recomienda Mudhukrishnan51 para la perforación de GFR/PP) proporcionada por AYKT. El proceso de perforación se realizó en condiciones secas sin el uso de refrigerante. La perforación se realizó con el apoyo de una placa de madera en la parte posterior de las muestras compuestas. Los factores experimentales a diferentes niveles se diseñaron utilizando el método Taguchi como se muestra en la Tabla 4.

El diseño factorial completo de experimentos identifica todas las combinaciones posibles para un conjunto determinado de factores. Dado que la mayoría de los experimentos industriales suelen implicar un número significativo de factores, un diseño factorial completo da como resultado más experimentos. Para minimizar el número de experimentos a un nivel razonable, sólo se elige un pequeño grupo de todas las posibilidades. El análisis de Taguchi ofrece un conjunto único de pautas de diseño que cubren varios aspectos de los experimentos factoriales. El diseño experimental por el método Taguchi involucra arreglos ortogonales que organizan los parámetros del proceso y los posibles niveles de variación. Determina los factores que más afectan la calidad del producto con experimentaciones minimizadas, ahorrando así recursos y tiempo. En el presente trabajo, los factores del proceso de perforación son la fracción de peso de la fibra, la velocidad del husillo y la velocidad de avance. Los niveles de fracciones en peso de fibra fueron 0, 10, 20 y 30% en peso. Los niveles seleccionados de velocidades de corte fueron 1000, 2000, 3000 y 4000 rpm. Mientras que los niveles de velocidad de avance se tomaron como 100, 200, 300 y 400 mm/min. Estos factores y sus niveles se muestran en la Tabla 4.

Los experimentos de perforación se realizaron utilizando el conjunto ortogonal mixto L16, incluyendo 16 corridas correspondientes a varias pruebas del método de Taguchi. El diseño experimental se muestra en la Tabla 5.

En el análisis de Taguchi, los valores de cada experimento se convierten luego en una relación señal/ruido (S/N), donde el término que se refiere a los valores requeridos (media) es la señal y los valores que no son requeridos. (Desviación estándar) se representan como el ruido de las características de salida. Al analizar las relaciones S/N, Taguchi propone las características de calidad de la siguiente manera56;

donde \({y}_{i}\) es el valor de respuesta observado y \(n\) define el número de replicaciones.

Cuando el objetivo de la experimentación es maximizar la respuesta, seleccionar la característica de calidad "cuanto más grande, mejor" es la opción correcta (Ec. (1)). Sin embargo, si el objetivo de la experimentación es minimizar la respuesta, seleccionar la característica de calidad "cuanto más pequeña, mejor" es la opción correcta (Ec. (2)). “Nominal es mejor” (Ec. (3)) se utiliza para orientar la respuesta y basar la relación señal-ruido en medias \((\mu )\) y desviaciones estándar \((\sigma )\). La relación señal-ruido “Nominal es mejor” es útil para analizar o identificar factores de escala, que son factores en los que la media y la desviación estándar varían proporcionalmente. Se pueden utilizar factores de escala para ajustar la media objetivo sin afectar las relaciones señal-ruido.

En el presente trabajo el objetivo es maximizar el BS, por lo que se selecciona la característica de calidad “cuanto más grande, mejor”.

Se realizaron una serie de pruebas ASTM D5961 con cojinetes de pasador en muestras moldeadas y perforadas con diferentes contenidos de fibra utilizando una máquina de prueba universal (Testometric 200 kN) a temperatura ambiente. Se utilizaron probetas de prueba estándar para obtener el modo de falla del rodamiento en lugar de los modos de tensión neta o corte que tenían cargas más bajas asociadas con fractura catastrófica como lo recomiendan estudios previos20,57,58,59. Las dimensiones de la muestra de prueba estándar se ilustran en la Fig. 2a, donde w/d = 6 y e/d = 6. El dispositivo de prueba se fabricó en acero de acuerdo con la geometría ilustrada en la Fig. 2b.

Muestra y dispositivo de prueba de rodamientos; (a) muestra de rodamiento, (b) dispositivo de rodamiento.

Para el análisis se consideraron compuestos de PP reforzados con fibra moldeados por inyección de diferentes longitudes de materia prima de fibra (FFSL) de 12 y 24 mm. En piezas moldeadas por inyección, la longitud promedio de fibra en número (\({L}_{n}\)) y la longitud promedio en peso de fibra (\({L}_{w}\)) se obtuvieron usando las siguientes relaciones;

y

Las ecuaciones fueron propuestas por las Refs.24,60, donde \({L}_{i}\) es la longitud de la iésima fibra en la muestra y \({F}_{i}\) es la frecuencia de la fibra. longitud \({L}_{i}\). La longitud promedio numérica de las fibras \({L}_{n}\) es siempre el valor más pequeño y está fuertemente influenciado por la presencia de la cantidad de fibras y fragmentos. Mientras que la longitud promedio en peso de la fibra \({L}_{w}\) está influenciada por la presencia de la fracción de fibras largas. El valor \({L}_{w}\) es más expresivo para la predicción del comportamiento mecánico24,60.

Se obtuvieron varias imágenes de GF después de quemar completamente la matriz en un horno de mufla a 570 °C durante 4 h. La prueba de agotamiento se realizó para todos los tipos de compuestos con diferentes FFSL y % en peso. Luego, las imágenes se analizaron utilizando el software ImageJ y se realizaron + 500 mediciones de GF.

Después de analizar las imágenes queda claro que las longitudes de las fibras han disminuido drásticamente después del proceso de moldeo por inyección24,60,61,62,63,64,65. Esto ocurre debido a que las fibras sufren una tensión de corte masiva durante el proceso de inyección mediante el tornillo de inyección, lo que provoca daños graves en la longitud de las fibras63.

La Figura 3 muestra histogramas que describen la FLD de compuestos de PP con diferentes FFSL y% en peso. Los histogramas comienzan con longitudes de fibra de 0,05 a 1 mm con un paso de 0,05 mm en función de los valores mínimo y máximo de las longitudes de fibra obtenidos de las mediciones.

Distribución de longitud de fibra (FLD); (a) 10% en peso, (b) 20% en peso y (c) 30% en peso.

En los histogramas que se muestran en la Fig. 3 se puede observar que los compuestos con todas las composiciones mostraron una distribución aproximadamente normal y se observó que las frecuencias más altas se desplazaban hacia fibras más largas en el caso de las muestras fabricadas a partir de FFSL de 12 mm. Las frecuencias elevadas de las fibras cortas en muestras de 24 mm definitivamente reducirán los valores de \({L}_{n}\) y \({L}_{w}\). Los valores de \({L}_{n}\) y \({L}_{w}\) para todos los especímenes se tabulan en la Tabla 6. Además, la frecuencia de las longitudes de las fibras tiende a acercarse entre diferentes FFSL al aumentar fracciones en peso de fibras del 10 al 30% en peso.

Varios estudios60,61,62,63,64 discutieron la influencia de las fracciones de peso de las fibras en las longitudes de las fibras en los termoplásticos reforzados con fibra de vidrio moldeados por inyección. Estos estudios concluyeron que el aumento en el contenido de fibra conduce a una disminución en la longitud de las fibras en el compuesto resultante. Kumar et al.60 relacionaron esta reducción en la longitud de las fibras con el aumento del daño ocurrido en las fibras debido a la interacción elevada entre las fibras en concentraciones más altas en el compuesto. También demostraron que, tanto \({L}_{n}\) como \({L}_{w}\) aumentan a medida que aumenta la FFSL para FFSL de hasta 9 mm, un aumento adicional en FFSL de más de 9 mm tiene un efecto inverso donde tanto \({L}_{n}\) como \({L}_{w}\) disminuyen.

Se ha observado en la Fig. 4 que la longitud promedio de la fibra y las relaciones de aspecto después del moldeo por inyección disminuyen a medida que el FFSL aumenta de 12 a 24 mm. Por ejemplo, \({L}_{w}\) del 10% en peso se redujo en un 150% usando GF de 24 mm en comparación con GF de 12 mm. Por lo tanto, el aumento de FFSL de más de 12 mm puede conducir a una disminución significativa en la relación de aspecto de la fibra como se muestra en la Fig. 4. También se observa en la Tabla 6 que el aumento en la fracción de peso de la fibra conduce a una ligera disminución en la longitud promedio de la fibra como se observó anteriormente en las Refs.60,61,62,63,64. A lo largo de este trabajo, con base en los resultados anteriores, los FFSL de 12 mm y 24 mm se denominarán “fibra larga/Polipropileno (LFPP)” y “fibra corta/Polipropileno (SFPP)”, respectivamente.

Relación entre la fracción de peso de la fibra y la relación de aspecto de la fibra.

La Figura 5 representa la relación entre BS de los compuestos GFR/PP con diferente % en peso y FFSL. La figura muestra una disminución en el BS de los compuestos SFPP que los compuestos LFPP. La disminución observada en BS comienza desde 2,85% con 10% en peso hasta 5,95% con 30% en peso. La disminución en BS puede ocurrir debido a la disminución de las relaciones de aspecto de las fibras en los compuestos obtenidos con un aumento de FFSL, como se ilustra en la Fig. 4.

BS de muestras con orificios moldeados con diferentes fracciones de peso.

También se puede observar en la Fig. 5 que el contenido de fibra y la longitud en la matriz tienen un fuerte efecto en la BS de los compuestos GFR/PP. Tanto para SFPP como para LFPP, el BS aumenta a medida que aumenta el% en peso de fibra con una mejora del 9% para la muestra L3012 por encima de L00. Mientras que para SFPP, BS aumenta solo un 3% desde el espécimen L00 al L3024. Se espera un aumento de BS debido al aumento del % en peso de fibra, ya que la resistencia del material de refuerzo GF es significativamente mayor que la del PP; aumentar el % en peso de GF mejora directamente el BS de los compuestos como se muestra en la Fig. 5. Un resultado similar fue informado por Subramanian y Senthilvelan25 donde el BS de la ballesta hecha de GFR/PP era mayor que el de la ballesta hecha de PP no reforzado. Además, a medida que aumentó la longitud de la fibra, aumentó la BS. Además, Asi66 demostró que el BS de GFRE primero aumentó a medida que aumentaron las densidades lineales de la tela tejida (lo cual es una indicación del aumento en el contenido de fibra) y luego disminuyó con un aumento adicional en las densidades lineales de la tela tejida como resultado del elevado contenido de huecos y el rizado. niveles del compuesto obtenido.

La variedad en el porcentaje de mejora para BS de L00 a L3012 y L3024, que es tres veces mayor en L3012 (LFPP) que en L3024 (SFPP), puede estar relacionada con la diferencia en la longitud promedio de la fibra (relación de aspecto) entre ellos, como se encontró. en estudios previos24,60. Donde Subramanian et al.24 y Kumar et al.60 encontraron que la resistencia del composite aumenta a medida que aumenta la longitud media de la fibra. Kumar et al.60 notaron que la resistencia del compuesto depende principalmente de la relación de aspecto de la fibra (o longitud de la fibra) más que del contenido de fibra, y la resistencia reducida del compuesto causada por la disminución de la longitud media de la fibra casi compensa la mayor resistencia del compuesto causada por una mayor contenido de fibra.

Las Figuras 6a, b muestran las curvas tensión-deformación para muestras con diferente% en peso de GF tanto para LFPP como para SFPP, respectivamente. Como ya se analizó en la Fig. 5, las curvas de tensión y deformación en la Fig. 6 también muestran la mejora de las resistencias al soporte a medida que se introducen fracciones de peso más altas de fibras en la matriz y mejoras adicionales de BS para muestras con fibras más largas. También se observa en la Fig. 6 que las deformaciones de falla de los compuestos GF/PP son inversamente proporcionales al% en peso de fibra debido al alargamiento reducido del GF en comparación con el alargamiento del PP como se menciona en las Tablas 1 y 2.

Curvas tensión-deformación de; (a) LFPP y PP puro, (b) SFPP y PP puro.

Los resultados experimentales de la BS medida, los valores correspondientes de las relaciones S/N y el código del experimento para cada prueba se muestran en la Tabla 7, tanto para LFPP como para SFPP ordenados respectivamente del experimento 1 al experimento 16.

Las tablas 8 y 9 representan el rango del efecto de cada factor sobre el parámetro de respuesta (BS) para LFPP y SFPP, respectivamente, mediante análisis de Taguchi utilizando el software Minitab 17. El software Minitab asigna clasificaciones según los valores Delta; el rango 1 se refiere al valor más alto de Delta, el rango 2 representa el segundo valor más alto de Delta, y así sucesivamente, para indicar el efecto correspondiente de cada factor en la respuesta (BS). Para LFPP, la fracción de peso es el factor más efectivo en el BS, seguido de la velocidad y luego el avance. Para SFPP, el factor más efectivo en BS es la velocidad, seguida del avance y luego la fracción de peso. Se observan diferentes rangos para los factores entre LFPP y SFPP.

Se obtuvo el modelo lineal general ANOVA junto con el ANOVA unidireccional para describir la respuesta de cada factor donde se asumieron varianzas iguales para el análisis. Los resultados del modelo lineal general ANOVA y del ANOVA unidireccional se resumen en las Tablas 10 y 11, respectivamente. La comparación del valor p para cada factor con el nivel de significancia (α = 0,05) indica que, para LFPP, la fracción de peso tiene un valor p menor que el nivel de significancia α (valor p = 0,003), Tabla 10. Mientras que la alimentación y la velocidad tienen p- valores superiores a α. Sin embargo, en el caso de SFPP, la velocidad tiene un valor p inferior al nivel de significancia α (valor p = 0,005). Mientras que las fracciones de alimento y peso tienen valores p superiores a α. La fracción de peso en el caso de LFPP es el factor más importante que afecta el BS. El BS aumenta a medida que aumenta la fracción de peso con una mejora máxima en el BS del 9% para un 30% en peso sobre el PP puro. Mientras que la velocidad y la alimentación tienen un efecto insignificante ya que la pendiente es muy pequeña, como se muestra en la Fig. 7. Se obtienen resultados diferentes para SFPP, donde la velocidad es el factor significativo que afecta a BS. BS disminuye a medida que aumenta la velocidad de 1000 a 4000 rpm. Por otro lado, la fracción de peso y el alimento tienen efectos insignificantes en BS con una pendiente muy pequeña, como se muestra en la Fig. 7. Los resultados de ANOVA concuerdan bien con los resultados obtenidos usando el software Minitab 17. La ausencia de un efecto influyente en la fracción de peso sobre la BS en el caso de SFPP puede deberse a la reducción de la longitud promedio ponderada de la fibra, lo que deja espacio a los parámetros de mecanizado para mostrar su efecto sobre la BS de los compuestos GFR/PP representados por la velocidad del husillo.

Gráfico del efecto medio para LFPP y SFPP para valores de BS y S/N.

Las Figuras 8a,b muestran la diferencia entre BS de muestras con orificios moldeados y orificios mecanizados para muestras de LFPP y SFPP, respectivamente. De la figura se desprende claramente que el BS de los orificios moldeados es ligeramente mejor que el de los orificios mecanizados para todas las fracciones de peso y longitudes de fibra. Los daños colaterales al proceso de perforación desempeñan un papel importante en la reducción del BS de las muestras con agujeros perforados. La pendiente en la Fig. 8a muestra un comportamiento similar para muestras moldeadas y mecanizadas para LFPP, donde tienen la misma tasa de aumento de BS junto con el aumento de la fracción de peso de fibra. El aumento promedio en BS para muestras con orificios moldeados es aproximadamente un 1 % por encima de las muestras con orificios perforados. Mientras que la pendiente en la Fig. 8b muestra una tasa ligeramente mayor de aumento de BS junto con un aumento en la fracción de peso de fibra para muestras con orificios moldeados en comparación con las muestras con orificios mecanizados para SFPP. El aumento en BS para muestras con orificios moldeados varía desde 0,8 % para PP puro hasta 2,6 % para muestras con 30 % en peso de GF sobre muestras con orificios perforados.

BS de orificios moldeados frente a orificios mecanizados; (a) LFPP, (b) SFPP.

Los resultados de las pruebas de rodamientos de Hufenbach et al.30 mostraron que los orificios moldeados de termoplásticos reforzados con textiles eran capaces de soportar cargas mayores en comparación con la configuración perforada.

Experimentalmente, las uniones sujetas mecánicamente fallan mediante cuatro mecanismos básicos; tensión neta, corte, falla por escisión y falla del rodamiento. Los modos de falla por tensión neta, corte y escisión no son deseables debido a la naturaleza catastrófica de la falla final20. La falla del rodamiento, que se caracteriza por una disminución progresiva de la carga aplicada, se considera el modo de falla ideal38,67. El daño por falla del material reforzado con fibra podría atribuirse al agrietamiento de la matriz, la fractura de la fibra, la desunión interfacial fibra-matriz y sus combinaciones68. En esta sección, se evaluó el modo de falla de los compuestos de juntas atornilladas observando la superficie de falla. La Figura 9 muestra las morfologías de falla de muestras moldeadas con diferentes fracciones de peso y longitudes de fibra ensayadas en soporte. En la Fig. 9 se observa que en el presente trabajo se han producido dos modos de fallo como resultado de la prueba del rodamiento. El primer modo de falla es el modo de rodamiento puro que se representa en una muestra de PP pura (L00) como se muestra en la Fig. 9a. El segundo modo de falla es el modo de falla mixto (modo de tensión neta/cojinete) de muestras compuestas de GFR/PP, como se muestra en las figuras 9b-g. Se observan modos de falla similares entre diferentes longitudes de fibra, mientras que la capacidad de carga disminuye a medida que aumenta la fracción de peso de la fibra. Por lo tanto, para los especímenes L3012 y L3024 que se muestran en la Fig. 9f, apenas se ha producido falla en el rodamiento, mientras que el PP puro obtiene una capacidad de carga impresionante, como se indica en la Fig. 9a.

Morfologías de falla de muestras con orificios moldeados ensayadas en rodamientos; (a) PP puro, (b) 10% en peso de GF (12 mm de longitud inicial) + 90% en peso de PP, (c) 10% en peso de GF (24 mm de longitud inicial) + 90% en peso de PP, (d) 20% en peso GF (12 mm de longitud inicial) + 80 % en peso de PP, (e) 20 % en peso de GF (24 mm de longitud inicial) + 80 % en peso de PP, (f) 30 % en peso de GF (12 mm de longitud inicial) + 70 % en peso de PP y (g) 30% en peso de GF (12 mm de longitud inicial) + 70% en peso de PP.

Las micrografías SEM de la zona de fractura de las muestras L1012 y L3012 se muestran en la Fig. 10a, b, respectivamente. La fractura frágil de la matriz es más obvia en la muestra L3012 que en la muestra L1012, lo cual es proporcional a la naturaleza frágil de las curvas tensión-deformación para la muestra L3012 como se muestra antes en la Fig. 6. Además, se puede notar a partir de Fig. 10 que aparentemente una gran cantidad de fibras se desprenden de la matriz en ambas muestras debido a la fractura de la muestra.

Imágenes SEM de una sección transversal de la zona fracturada de los especímenes; (a) 10% en peso de GF (12 mm de longitud inicial) + 90% en peso de PP y (b) 30% en peso de GF (12 mm de longitud inicial) + 70% en peso de PP.

La Figura 11 incluye la relación tensión-deformación además de la morfología de falla de algunas muestras de agujeros mecanizados. Se produjo un modo de falla mixto (modo de tensión neta/cojinete) para todas las muestras que tenían orificios mecanizados, excepto las muestras con 30% en peso de GF que fallaron bajo el modo de tensión neta solo como se muestra en la Fig. 11. El cambio de modo de falla entre moldeado- Las muestras introducidas y perforadas pueden atribuirse a los daños asociados con el proceso de perforación.

Morfologías de falla y curvas de tensión-deformación de soporte de muestras de orificios perforados.

En este estudio se presenta un análisis experimental y estadístico de BS asociados con compuestos GFR/PP fabricados mediante la técnica de moldeo por inyección con orificios moldeados o perforados en diversas condiciones de perforación. Los resultados obtenidos se pueden resumir de la siguiente manera;

Se encontró que el BS de las muestras inyectadas con FFSL más largo tenía un BS más bajo que el de las más cortas debido a la disminución observada en la longitud promedio de la fibra en peso en la muestra producida después del proceso de moldeo por inyección. La disminución observada en BS comienza desde 2,85% con 10% en peso hasta 5,95% con 30% en peso de GFR/PP.

Para muestras con orificios moldeados, tanto para LFPP como para SFPP, la BS aumenta a medida que aumenta la fracción de peso de la fibra. Para LFPP, se obtiene una mejora del 9% para muestras L3012 por encima de L00. Mientras que para SFPP, BS aumenta solo un 3% del espécimen L00 al L3024.

Para las muestras con orificios perforados, los resultados obtenidos del análisis ANOVA y Taguchi indicaron que los efectos de las condiciones de mecanizado y la fracción de peso en BS fueron diferentes entre las muestras LFPP y SFPP; para LFPP, el factor más significativo fue la fracción de peso, mientras que las condiciones de perforación (velocidad y avance) resultaron ser menos significativas. Sin embargo, para SFPP se encontró que la velocidad del husillo es el factor más significativo, seguido del avance, mientras que la fracción de peso tiene el menor efecto.

El aumento en la fracción de peso conduce a un aumento en BS tanto para muestras con orificios moldeados como mecanizados.

El BS de los orificios moldeados es ligeramente mejor que el de los orificios mecanizados para todas las fracciones de peso y longitudes de fibra utilizadas; para LFPP, el aumento promedio en BS para muestras con orificios moldeados es aproximadamente un 1% por encima de las muestras con orificios perforados. Mientras que para SFPP, el aumento en BS para muestras con orificios moldeados varía del 0,8 % para PP puro al 2,6 % para muestras con 30 % en peso de GFR/PP sobre muestras con orificios perforados.

El análisis morfológico de especímenes fracturados indicó que; para muestras con orificios moldeados, las muestras simples de PP fallaron en el modo de falla pura del rodamiento. Mientras que las muestras de GFR/PP fallaron bajo falla de modo mixto de tensión neta y rodamiento. Para las muestras con orificios mecanizados, todas las muestras fallaron en modo mixto de rodamiento y tensión neta, excepto las muestras con 30 % en peso de GFR/PP que fallaron únicamente en el modo de falla por tensión neta.

Los autores declaran que todos los datos generados o analizados durante este estudio están incluidos en este artículo publicado.

Kim, D., Ramulu, M. & Doan, X. Influencia del proceso de consolidación en el rendimiento de la perforación y la maquinabilidad de los compuestos termoplásticos PIXA-M y PEEK. J. Termoplasto. Compos. Madre. 18, 195–217 (2005).

Artículo CAS Google Scholar

Küçükoğlu, A. & Karpat, F. Las técnicas de unión de materiales termoplásticos. En Proc ASME 2016 Int Mech Eng Congr Expo, vol. 11–17, 1–7 (2017).

Altmeyer, J., Suhuddin, UFH, Dos Santos, JF & Amancio-Filho, ST Microestructura y rendimiento mecánico de juntas híbridas de metal-compuesto producidas por FricRiveting. Compos. B Ing. 81, 130-140 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Schuck, M. Nuevos procesos para la producción automotriz a gran escala de aplicaciones compuestas. Sampe J. 48, 22-28 (2012).

Google Académico

Avdeev, I. Análisis estructural y caracterización experimental de celdas de baterías cilíndricas de iones de litio sujetas a impacto lateral. J. Fuentes de energía 271, 382 (2014).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Hartmann, M. & Roschitz, M. Paquete de baterías mejorado para vehículos eléctricos: reducción de ruido y mayor rigidez. Madre. Ciencia. Foro 765, 818 (2013).

Artículo de Google Scholar

Sebaey, T. et al. Resistencia al daño y tolerancia al daño de laminados CFRP dispersos: efecto del ángulo de desajuste entre capas. Compos. Estructura. 101, 255 (2013).

Artículo de Google Scholar

Boria, S. & Pettinari, S. Diseño matemático de atenuadores de impacto de vehículos eléctricos: material metálico versus material compuesto. Compos. Estructura. 115, 51 (2014).

Artículo de Google Scholar

Xiaoyin, W. et al. Diseño liviano de rueda de automóvil hecha de termoplástico reforzado con fibra de vidrio larga. Proc. Inst. Mec. Ing. C 230, 1634-1643. https://doi.org/10.1177/0954406215583081 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Botkin, M. & Fidan, S. Resistencia al impacto de un vehículo de producción que incorpora una estructura frontal compuesta reforzada con fibra de vidrio. Trans. SAE. 1, 2276 (1997).

Google Académico

Thiyagarajan, P. Análisis y optimización de elementos finitos no lineales para el diseño liviano de un respaldo de asiento de automóvil (2008).

Chelikani, A. Simulación de una prueba de momento del respaldo para un asiento delantero de automóvil mediante análisis de elementos finitos de contacto no lineal (2007).

Sureshkumar, M., Tamilselvam, P., Kumaravelan, R. & Dharmalingam, R. Diseño, fabricación y análisis de un resorte monohoja compuesto de FIBRA híbrido que utiliza fibras de carbono y vidrio E para aplicaciones de suspensión automotriz. Mec. Compos. Madre. 50, 115-122 (2014).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Kwak, D., Jeong, J., Cheon, J. e Im, Y.-T. undefinido Diseño óptimo de capó compuesto con nervaduras de refuerzo mediante análisis de rigidez. Compos. Estructura. 38, 351 (1997).

Artículo de Google Scholar

Robert, M., Roy, R. y Benmokrane, B. Efectos ambientales sobre el laminado compuesto termoplástico de polipropileno reforzado con fibra de vidrio para aplicaciones estructurales. Polimero. Compos. 31, 604–611 (2010).

CAS Google Académico

Vaidya, Reino Unido y Chawla, KK Procesamiento de compuestos termoplásticos reforzados con fibra. En t. Madre. Rev. 53, 185–218 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Bahr, B. & Sudhakaran, S. Mapeo de la fuerza de corte con la calidad del agujero mediante redes neuronales. Intel. Ing. Sistema. A través de Artif. Red neuronal. 1988, 773–778 (1988).

Google Académico

Khashaba, UA, Seif, MA y Elhamid, MA Análisis de perforación de compuestos cortados. Compos. Una aplicación. Ciencia. Fabricante. 38, 61–70 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Khashaba, UA, El-Sonbaty, IA, Selmy, AI y Megahed, AA Análisis de maquinabilidad en la perforación de compuestos tejidos GFR/epóxidos: Parte I: efecto de los parámetros de mecanizado. Compos. Una aplicación. Ciencia. Fabricante. 41, 391–400 (2010).

Artículo de Google Scholar

Khashaba, UA, Sebaey, TA, Mahmoud, FF, Selmy, AI & Hamouda, RM Análisis experimental y numérico de laminados compuestos con uniones fijadas: efectos de las secuencias de apilamiento. J. Compos. Madre. 47, 3353–3366 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Khashaba, UA, El-Sonbaty, IA, Selmy, AI y Megahed, AA Análisis de perforación de compuestos epoxi/reforzados con fibra de vidrio tejida. J. Compos. Madre. 47, 191-205 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Khashaba, UA, El-Sonbaty, IA, Selmy, AI y Megahed, AA Análisis de maquinabilidad en la perforación de compuestos tejidos GFR/epóxido: Parte II: efecto del desgaste de la broca. Compos. Una aplicación. Ciencia. Fabricante. 41, 1130-1137 (2010).

Artículo CAS Google Scholar

Megahed, AA & Megahed, M. Fabricación y caracterización de laminados nanocompuestos híbridos híbridos de nanoarcilla/fibra de vidrio/epóxido funcionalmente graduados. Polímero de Irán. J. 26, 673–680 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Subramanian, C. & Senthilvelan, S. Desarrollo y evaluación preliminar del desempeño de ballestas termoplásticas reforzadas con fibra discontinua. Proc. Inst. Mec. Ing. J. Mater. Des. Aplica. 223, 131-142 (2009).

Artículo de Google Scholar

Subramanian, C. & Senthilvelan, S. Efecto de la longitud de la fibra reforzada en el rendimiento de las juntas de ballestas termoplásticas. Madre. Des. 31, 3733–3741 (2010).

Artículo CAS Google Scholar

Subramanian, C. & Senthilvelan, S. Rendimiento conjunto de la ballesta de polipropileno reforzado con fibra de vidrio. Compos. Estructura. 93, 759–766 (2011).

Artículo de Google Scholar

Anandakumar, P., Timmaraju, MV y Velmurugan, R. Desarrollo de un brazo de control superior de suspensión de automóvil compuesto termoplástico de fibra corta/continua eficiente. Madre. Hoy Proc. 39, 1187-1191 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Ghasemi Nejhad, MN & Chou, TW Comportamiento de compresión de compuestos epoxi tejidos reforzados con fibra de carbono con orificios moldeados y perforados. Compuestos 21, 33–40 (1990).

Artículo de Google Scholar

Nejhad, MNG & Chou, TW Un modelo para la predicción de la reducción de la resistencia a la compresión de laminados compuestos con orificios moldeados. J. Compos. Madre. 24, 236–255 (1990).

ADS del artículo Google Scholar

Hufenbach, W., Gottwald, R. & Kupfer, R. Uniones atornilladas con orificios moldeados para compuestos termoplásticos textiles. En la Conferencia Internacional ICCM Materiales Compuestos, 1–6 (2011).

Brookstein, DS & Tsiang, TH Comportamiento carga-deformación de cilindros compuestos con orificios circulares mecanizados y trenzados integralmente formados. J. Compos. Madre. 19, 476–487 (1985).

ADS del artículo Google Scholar

Chang, LW, Yau, SS y Chou, TW Resistencia a la muesca de compuestos de tela tejida con orificios moldeados. Compuestos 18, 233–241 (1987).

Artículo CAS Google Scholar

Lin, HJ, Tsai, CC y Shie, JS Análisis de compuestos de tela tejida con agujeros moldeados. Compos. Ciencia. Tecnología. 55, 231–239 (1995).

Artículo de Google Scholar

Zitoune, R., Crouzeix, L., Collombet, F., Tamine, T. & Grunevald, YH Comportamiento de placas compuestas con orificio perforado y moldeado bajo carga de tracción. Compos. Estructura. 93, 2384–2391 (2011).

Artículo de Google Scholar

Brown, NWA, Worrall, CM, Ogin, SL y Smith, PA Investigación de las propiedades mecánicas de compuestos termoplásticos que contienen orificios mecanizados mediante un proceso de perforación asistido térmicamente (TAP). Adv. Fabricante. Polimero. Compos. Ciencia. 1, 199–209 (2015).

Google Académico

Fujita, A., Hamada, H., Maekawa, Z., Ohno, E. y Yokoyama, A. Comportamiento mecánico y mecanismo de fractura en compuestos trenzados planos. Parte 3: Unión fijada mecánicamente en barra plana trenzada. J. Reinf. Plast. Compos. 13, 740–755 (1994).

ADS del artículo Google Scholar

Herszberg, I., Falzon, P., Leong, KH y Bannister, MK Resistencia al rodamiento de compuestos de vidrio/epóxido fabricados a partir de tejido de vidrio E tejido por trama. En (Proc. Conf.) Mecánica de aplicaciones del 1er Congreso de Australas, vol. 1, 279–284 (1996).

Durante, M. & Langella, A. Comportamiento de rodamiento de agujeros perforados y moldeados. Aplica. Compos. Madre. 16, 297–306 (2009).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Dickson, AN y Dowling, DP Mejora de la resistencia de los compuestos termoplásticos de fibra de carbono tejida mediante fabricación aditiva. Compos. Estructura. 212, 381–388 (2019).

Artículo de Google Scholar

Clark, E. Uso de técnicas de fabricación aditiva para aumentar la resistencia de los termoplásticos reforzados con fibra de carbono (2020).

Ataş, A., Gautam, M., Soutis, C. & Potluri, P. Uniones atornilladas en tres compuestos textiles de fibra de carbono/epóxido trenzados axialmente con orificios para sujetadores moldeados y perforados. Aplica. Compos. Madre. 24, 449–460 (2017).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Wang, Y. Comportamiento de rodamiento de compuestos planos y tubulares trenzados triaxialmente. Aplica. Compos. Madre. 1, 217–229 (1994).

ADS del artículo Google Scholar

Khashaba, UA y El-Keran, AA Análisis de perforación de compuestos epoxi reforzados con fibra de vidrio de tejido fino. J. Mater. Tecnología de procesos. 249, 415–425 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Krishnaraj, V., Zitoune, R. y Davim, JP Perforación de compuestos de matriz polimérica. Aplica. Ciencia. Tecnología. https://doi.org/10.1007/978-3-642-38345-8 (2013).

Artículo de Google Scholar

Tagliaferri, V., Caprino, G. & Diterlizzi, A. Efecto de los parámetros de perforación en el acabado y las propiedades mecánicas de los compuestos de GFRP. En t. J. Mach. Fabricación de herramientas. 30, 77–84 (1990).

Artículo de Google Scholar

Srinivasa Rao, B., Rudramoorthy, R., Srinivas, S. y Nageswara Rao, B. Efecto del daño inducido por perforación sobre la resistencia a la tracción con muescas y a los soportes de pasadores de compuestos tejidos de epoxi GFR. Madre. Ciencia. Ing. A 472, 347–352 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, HJ, Yang, J., Liu, XD y Liu, XJ Efectos de los parámetros de perforación sobre la calidad del orificio y la resistencia al soporte de una conexión atornillada laminada GF/E. Wuhan Ligong Daxue Xuebao/Diario Universidad de Wuhan. Tecnología. 31, 48–51 (2009).

Di Ilio, A., Tagliaferri, V. & Veniali, F. Daño inducido en termoplásticos reforzados con fibra de grafito unidireccional durante la perforación. En Procesamiento y fabricación de materiales compuestos; Actas del simposio, 149–157 (112.ª reunión anual de invierno de ASME, 1991).

Hocheng, H. & Puw, HY Sobre las características de perforación de termoestables y termoplásticos reforzados con fibra. En t. J. Mach. Fabricación de herramientas. 32, 583–592 (1992).

Artículo de Google Scholar

Hocheng, H. & Puw, HYH Maquinabilidad de termoplásticos reforzados con fibra en perforación. J. Ing. Madre. Tecnología. Trans. ASME 115, 146–149 (1993).

Artículo CAS Google Scholar

Mudhukrishnan, M., Hariharan, P. & Palanikumar, K. Medición y análisis de la fuerza de empuje y delaminación en la perforación de compuestos de polipropileno reforzado con fibra de vidrio utilizando diferentes brocas. Medidas. J. Int. Medidas. Confesado. 149, 106973 (2020).

Artículo de Google Scholar

Arnaut, K., Dimassi, MA, Romahn, B., Atilla, U. & Herrmann, AS Análisis de placas de tensión en orificio abierto fabricadas con termoplástico de fibra corta y reforzadas con inserciones a medida de fibra continua. J. Termoplasto. Compos. Madre. https://doi.org/10.1177/0892705720963539 (2020).

Artículo de Google Scholar

Hufenbach, W., Gude, M., Troschitz, J. & Kupfer, R. Sistemas de unión para estructuras compuestas de fibras con matriz termoplástica. Luz Des. 73(7), 18-23 (2014).

Artículo de Google Scholar

Schäfer, J., Martens, T. & Gries, T. Desarrollo de conceptos para la integración de elementos de introducción de fuerza. Luz Des. 83(8), 54–59 (2015).

Artículo de Google Scholar

Krassmann, D. & Moritzer, E. Desarrollo de una nueva tecnología de unión para uniones híbridas de chapa y termoplásticos reforzados con fibra continua. Mundo de soldadura 66, 45–60 (2022).

Artículo de Google Scholar

Taguchi, G. & Konishi, S. Métodos Taguchi Matrices ortogonales y gráficos lineales (1987).

Maikuma, H. & Kubomura, K. Resistencia de los rodamientos y progreso del daño para compuestos de fibra de carbono a base de PAN y brea. J. Compos. Madre. 27, 1739-1761 (1993).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Khashaba, UA Resistencias de rodamientos con muescas y pasadores de laminados compuestos de GFRP. J. Compos. Madre. 30, 2042-2055 (1996).

Artículo CAS ADS Google Scholar

Khashaba, UA, Sallam, HEM, Al-Shorbagy, AE y Seif, MA Efecto del tamaño de la arandela y el par de apriete en el rendimiento de uniones atornilladas en estructuras compuestas. Compos. Estructura. 73, 310–317 (2006).

Artículo de Google Scholar

Kumar, KS, Ghosh, AK y Bhatnagar, N. Propiedades mecánicas de compuestos de polipropileno de fibra larga moldeados por inyección, parte 1: Propiedades de tracción y flexión. Polimero. Compos. 28, 259–266 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Fu, SY, Lauke, B., Mäder, E., Yue, CY & Hu, X. Propiedades de tracción de compuestos de polipropileno reforzado con fibra de vidrio corta y fibra de carbono corta. Compos. Una aplicación. Ciencia. Fabricante. 31, 1117-1125 (2000).

Artículo de Google Scholar

Ota, WN, Amico, SC & Satyanarayana, KG Estudios sobre el efecto combinado de la temperatura de inyección y el contenido de fibra sobre las propiedades de los compuestos de fibra de vidrio y polipropileno. Compos. Ciencia. Tecnología. 65, 873–881 (2005).

Artículo CAS Google Scholar

Chin, W.-K., Liu, H.-T. y Lee, Y.-D. Efectos de la longitud de las fibras y la distribución de la orientación sobre el módulo elástico de termoplásticos reforzados con fibras cortas. Polimero. Compos. 9, 27–35 (1988).

Artículo CAS Google Scholar

Bajracharya, RM, Manalo, AC, Karunasena, W. & Lau, KT Estudios experimentales y teóricos sobre las propiedades de compuestos de plásticos mixtos reforzados con fibra de vidrio moldeados por inyección. Compos. Una aplicación. Ciencia. Fabricante. 84, 393–405 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, J. y col. Orientación de fibras inducida por cizallamiento, rotura de fibras y orientación molecular de la matriz en compuestos de polipropileno reforzados con fibra de vidrio larga. Madre. Ciencia. Ing. A 528, 3169–3176 (2011).

Artículo CAS Google Scholar

Asi, O. Efecto de diferentes densidades lineales de tejido sobre el comportamiento de resistencia al soporte de juntas fijadas con compuestos epoxi reforzados con fibra de vidrio. Compos. Estructura. 90, 43–52 (2009).

Artículo de Google Scholar

Wang, HS, Hung, CL y Chang, FK Fallo de rodamientos de juntas compuestas atornilladas. Parte I: Caracterización experimental. J. Compos. Madre. 30, 1284-1313 (1996).

ADS del artículo Google Scholar

Herrington, PD y Sabbaghian, M. Factores que afectan los coeficientes de fricción entre arandelas metálicas y superficies compuestas. Compuestos 22, 418–424 (1991).

Artículo CAS Google Scholar

Descargar referencias

Financiamiento de acceso abierto proporcionado por la Autoridad de Financiamiento de Ciencia, Tecnología e Innovación (STDF) en cooperación con el Banco Egipcio de Conocimiento (EKB).

Departamento de Ingeniería Mecánica, Instituto Tecnológico Superior, Décimo de la ciudad de Ramadán, Al-Sharqia, Egipto

Osama

Departamento de Ingeniería de Producción y Diseño Mecánico, Facultad de Ingeniería, Universidad de Zagazig, PO Box: 44519, Zagazig, Al-Sharqia, Egipto

AI Selmy, Ayman MM Abdelhaleem y AA Megahed

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

Todo el manuscrito está escrito por MMO, incluido texto, figuras, tablas, leyendas y referencias. El manuscrito se carga después de un grupo de revisiones exhaustivas realizadas por AAM, MMA y AIS.

Correspondencia al MM Osama.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado a los autores originales y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Osama, M., Selmy, A., Abdelhaleem, A. et al. Comparación entre resistencias de rodamiento de orificios moldeados y mecanizados de compuestos GFR/PP. Informe científico 12, 14756 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-18943-w

Descargar cita

Recibido: 04 de mayo de 2022

Aceptado: 22 de agosto de 2022

Publicado: 30 de agosto de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-18943-w

Cualquier persona con la que comparta el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, actualmente no hay un enlace para compartir disponible para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenidos Springer Nature SharedIt

Informes Científicos (2022)

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.