تأثير عمليات سطحي آج زني صفحه فولادي بر استحكام اتصال چسبي با كامپوزيت كربن-فنوليك

The effect of knurling surface treatment on the strength of adhesively bonding between steel plate and carbon-phenolic composite

با توجه به نياز برخي از صنايع به اتصال مستقيم لايه‌هاي فلز و كامپوزيت به يكديگر و كاربردهاي ويژه آن در صنعت، در اين پژوهش به بررسي راهكاري جهت ايجاد اتصال چسبي ميان فولاد و كامپوزيت كربن-فنوليك پرداخته شده است. از آنجا كه اين لايه كامپوزيتي، به طور ذاتي چسبندگي مناسبي با سطح فولادي ندارد، براي ايجاد يك اتصال پايدار، آماده‌سازي سطحي زير لايه فولادي اجتناب ناپذير است. در اين پژوهش، جهت آماده‌سازي سطوح فولادي، از فرآيند آج زني توسط چهار نوع قرقره آج با هندسه و گام‌هاي متفاوت استفاده شد و سپس با انجام آزمون كششي چسبندگي، استحكام اتصال چسبي لايه كامپوزيتي مذكور به سطح آنها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد، عمليات آج زني در حدود 50% از كل نمونه‌ها، افزايش استحكام اتصال چسبي را در مقايسه با نمونه داراي سطح صاف فلزي را سبب شده است. در مقايسه استحكام اتصال چسبي براي دو الگوي آج ضربدري و مستقيم، در حالت تساوي مساحت ناحيه تحت كشش و به ازاي گام 0.6 ميلي‌متر، استحكام اتصال چسبي ايجاد شده با الگوي آج مستقيم در حدود 5 برابر بيشتر از آج ضربدري شكل گزارش شد. همچنين بيشترين مقدار براي استحكام اتصال چسبي، براي سطح آماده‌سازي شده با استفاده از الگوي آج مستقيم و گام 0.6 ميلي‌متر و به مقدار 12.62 مگاپاسكال گزارش شد كه در مقايسه با سطح صاف ماشين‌كاري شده به مقدار 76% افزايش داشته است.

Due to the need of some industries for the direct bonding of metal and composite layers to each other and its special applications in the industry, this paper examines the solution for adhesive bonding between steel and carbon-phenolic composite. Since this composite layer does not inherently have a good adhesion to the steel surface, steel substrate surface preparation is inevitable in order to create a resistant bonding. In this research, for the preparation of steel surfaces, the knurling process with four types of knurl wheels with different geometries and pitches was used and then, by applying the adhesion tensile test, the strength of adhesive bonding of the composite layer to their surface was investigated. The results showed that in about 50% of all samples, the knurling operation was able to increase the adhesive bond strength compared to the sample with smooth metal surface. In Comparison of adhesive bond strength for two cross and straight knurl patterns, the tensile bond strength created by straight knurl shape was reported about 5 times greater than the cross knurl shape in the case of equal tensile and at pitch equal 0.6 mm. Also, the highest value for adhesive bond strength was reported in 12.62 MPa for preparated surface by using of straight knurl shape at pitch equal 0.6 mm which increased by 76% compared to machined smooth surface.