Effect of adhesive geometry on the tensile properties of AISI 1350 steel

Efecto de la geometría del adhesivo en las propiedades de tracción del acero AISI 1350

En la industria del automóvil se utiliza cada vez más la unión adhesiva para unir componentes estructurales de materiales metálicos. El objetivo de este estudio experimental es ampliar la información disponible para el ingeniero de diseño de automóviles y contribuir a la mejor comprensión de cómo las diversas formas geométricas de las piezas de acero afectan a la unión adhesiva. En este estudio, se utilizaron diferentes tipos de uniones solapadas, tales como a tope, a tope escalonada, bufanda, solapa tubular, para determinar la resistencia mecánica del acero SAE/AISI 1350. Se ha observado que las geometrías cilíndricas pueden estar sometidas a más tensión en comparación con las probetas cuadradas en general y que las geometrías con tensión tanto de tracción como de cizalladura pueden soportar más tensión por unidad en comparación con las probetas con sólo tensión de tracción.

INTRODUCCIÓN

El uso de adhesivos estructurales en la industria del automóvil está aumentando constantemente, a medida que los fabricantes toman conciencia de las ventajas que pueden ofrecer los adhesivos, en comparación con las técnicas convencionales. Sin embargo, no sólo deben analizarse las propiedades del adhesivo, sino que también debe tenerse en cuenta la geometría [1]. Está demostrado teórica y experimentalmente que, las uniones adhesivas son más fiables que las uniones que se generan por técnicas convencionales como atornillar, remachar, soldar, soldar, cuando se diseñan de acuerdo con las condiciones de trabajo. En los estudios siempre es posible determinar los valores de resistencia teniendo en cuenta la geometría de la unión, el tipo y la dirección de la carga aplicada [1].

Las uniones adhesivas pueden distribuir la carga en un área mucho más amplia que las uniones mecánicas. Sin embargo, el diseño de juntas encoladas seguras y rentables es un reto importante. Los ingenieros deben conocer bien la influencia de los materiales y los parámetros geométricos en la resistencia de la unión [2]. Las buenas prácticas de diseño normalmente requieren que las uniones adhesivas se construyan de forma que el adhesivo soporte la carga en cizalladura en lugar de en tracción, ya que las uniones suelen ser mucho más resistentes cuando se cargan en cizalladura en lugar de en tracción a través de la placa de unión.

Las uniones solapadas representan una familia importante de uniones, tanto para las muestras de ensayo para evaluar las propiedades adhesivas como para la incorporación real en diseños prácticos. Los tipos genéricos de uniones solapadas que suelen aparecer son: solapa simple, solapa doble, bufanda, bisel, escalón, tirante a tope, tirante a tope doble y solapa tubular [3].

El comportamiento y la resistencia de las juntas dependen de la distribución de las tensiones en la junta. Esta distribución de tensiones se ve influida por la geometría de la junta y las propiedades mecánicas del adhesivo y los adherentes. Los parámetros más significativos son: longitud de solape, espesor adherente, espesor adhesivo, comportamiento tensión/deformación adherente y comportamiento tensión/deformación adhesiva [4].