Light and efficient wear resistant hybrid materials
Honkala, Anu (2012)
2012
Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunta - Faculty of Automation, Mechanical and Materials Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-11-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201211081325
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201211081325
Tiivistelmä
Adheesion hyödyt liittämisessä ovat laajalti ymmärretty, joten sen käyttäminen myös teollisissa sovelluksissa on alati kasvamassa. Edistykselliset liimateknologiat ovat enenevässä määrin syrjäyttäneet perinteisiä kiinnittimiä ja ne kilpailevat myös muita liittämistekniikoita vastaan, sillä niiden avulla on mahdollista esimerkiksi keventää rakenteita, laajentaa käyttöikää, parantaa suorituskykyä ja/tai vähentää tuotantovaiheiden määrää. Hybridimateriaalit ovat eräs nopeasti kasvavista adheesioon perustuvista sovellusalueista.
Hybridimateriaaleissa on yhdistetty kahta tai useampaa materiaalia niin, että esimerkiksi nykyisiin tuotteisiin on saatu tuotua uusia toiminnallisuuksia tai luotua kokonaan uusia käyttösovelluksia. Koska hybridimateriaali syntyy yhdistämällä erilaisia materiaaleja, on liittäminen keskeistä sen valmistamisessa. Mekaanisesti yhtenevän rakenteen saavuttamiseksi on materiaalisidoksilla erittäin suuri merkitys.
Tämän opinnäytteen tavoitteena oli selvittää saadaanko suunnitellun hybridirakenteen avulla luotua riittävän kestävää kulutusosaa. Tutkittava rakenne sisälsi ohuita teräs- ja polymeerikerroksia, polymeeriosan ominaisuuksien ollessa tarkemman tutkimuksen kohteena.
Työn teoreettisessa osassa keskityttiin hybridi- ja komposiittimateriaaleihin, adheesioon, kulumiseen yleisesti ja polymeerimateriaalien vikaantumis- ja kulumismekanismeihin. Lisäksi tarkasteltiin aihealueeseen liittyviä testausmenetelmiä, ympäristönäkökohtia ja valmistusteknologioita. Kokeellisessa osassa tutkittiin hybridirakenteen polymeeriosan soveltuvuutta ja käytettävyyttä kohteeseen. Hybridirakenteen kestävyyteen liittyviä ominaisuuksia testattiin muun muassa leikkauslujuuskokein. Testattavien polymeerimateriaalien valinta perustui lopullisen käyttöympäristön vaatimuksiin.
Testeissä saatiin erilaisia tuloksia riippuen testimuuttujayhdistelmistä. Tuloksien perusteella riittävän kestävä hybridirakenne voi hyvinkin olla saavutettavissa. Olisi kuitenkin tärkeää saada muodostettua parempi adheesio polymeerin ja teräksen välille. Liitoksen tulisi myös olla kestävämpi kosteuden vaikutuksia vastaan.
Hybridimateriaaleissa on yhdistetty kahta tai useampaa materiaalia niin, että esimerkiksi nykyisiin tuotteisiin on saatu tuotua uusia toiminnallisuuksia tai luotua kokonaan uusia käyttösovelluksia. Koska hybridimateriaali syntyy yhdistämällä erilaisia materiaaleja, on liittäminen keskeistä sen valmistamisessa. Mekaanisesti yhtenevän rakenteen saavuttamiseksi on materiaalisidoksilla erittäin suuri merkitys.
Tämän opinnäytteen tavoitteena oli selvittää saadaanko suunnitellun hybridirakenteen avulla luotua riittävän kestävää kulutusosaa. Tutkittava rakenne sisälsi ohuita teräs- ja polymeerikerroksia, polymeeriosan ominaisuuksien ollessa tarkemman tutkimuksen kohteena.
Työn teoreettisessa osassa keskityttiin hybridi- ja komposiittimateriaaleihin, adheesioon, kulumiseen yleisesti ja polymeerimateriaalien vikaantumis- ja kulumismekanismeihin. Lisäksi tarkasteltiin aihealueeseen liittyviä testausmenetelmiä, ympäristönäkökohtia ja valmistusteknologioita. Kokeellisessa osassa tutkittiin hybridirakenteen polymeeriosan soveltuvuutta ja käytettävyyttä kohteeseen. Hybridirakenteen kestävyyteen liittyviä ominaisuuksia testattiin muun muassa leikkauslujuuskokein. Testattavien polymeerimateriaalien valinta perustui lopullisen käyttöympäristön vaatimuksiin.
Testeissä saatiin erilaisia tuloksia riippuen testimuuttujayhdistelmistä. Tuloksien perusteella riittävän kestävä hybridirakenne voi hyvinkin olla saavutettavissa. Olisi kuitenkin tärkeää saada muodostettua parempi adheesio polymeerin ja teräksen välille. Liitoksen tulisi myös olla kestävämpi kosteuden vaikutuksia vastaan.