Cracking tendency of pultruded composite tubes

Abstract

Quality standards for pultruded composite tubes are high and even small defects may cause rejection of the product by customers. Especially products for demanding applications usually have strict visual and functional requirements. Cracks in composite structures can make the product more prone to moisture absorption, decrease mechanical strength and impair visual quality.

The aim of this thesis was to study possible root causes for cracking, find out how pultrusion process parameters affect the cracking tendency and test the effect of selected process parameter values on the quality of the product. In addition to literature survey, two trial runs and multiple laboratory tests were performed in the experimental part of the thesis. Test results and observations showed that the most important factor causing cracking in the test case was excess clamping pressure. Suggested solution for the tested product type is adjusting the clamping equipment more suitable for the product. Another option is to find more compatible raw material combination which results in better fibre-matrix adhesion and thus higher mechanical strength of the product.

Pultruusiolla valmistettujen komposiittiputkien laatustandardit ovat korkealla tasolla, ja jopa pienet virheet voivat saada asiakkaan hylkäämään tuotteen. Etenkin vaativien käyttökohteiden sovelluksilla on tavallisesti tiukat visuaaliset ja toiminnalliset vaatimukset. Halkeamat komposiittirakenteessa tekevät tuotteesta herkemmän kosteudelle, alentavat mekaanista lujuutta ja heikentävät visuaalista laatua.

Tämän diplomityön tarkoitus oli tutkia halkeilun mahdollisia juurisyitä, selvittää prosessiparametrien vaikutuksia halkeilualttiuteen sekä testata valittujen parametriarvojen vaikutusta tuotteen laatuun. Kirjallisuuskatsauksen lisäksi diplomityöhön sisältyy kokeellinen osuus, jossa suoritettiin kaksi koeajoa ja useita laboratoriokokeita. Testitulokset ja muut havainnot osoittivat, että testatun tuotteen kohdalla merkittävin syy halkeilulle oli tarraimien aiheuttama ylikuormitus. Kyseisen tuotteen kohdalla ehdotettu ratkaisu halkeiluongelmaan on tarraimien säätö tuotteelle sopivammaksi. Toinen vaihtoehto on parantaa tuotteen mekaanista lujuutta esimerkiksi paremmin yhteensopivien raaka-aineiden avulla.