Characterization of resistance-welded thermoplastic composite double-lap joints

Abstract

An investigation of resistance welding of thermoplastic composite double-lap shear joints is presented. Double-lap shear specimens consisting of carbon fibre/poly-etherether-ketone (PEEK/CF), carbon fibre/poly-etherketone-ketone (PEKK/CF), carbon fibre/poly-ether-imide (PEI/CF) and glassfibre/poly-ether-imide (PEI/GF) were resistance-welded using a stainless steel mesh heating element. The objective of this work was to study the mechanical performances of the double lap shear resistance-welded joints and to compare them with the single lap shear resistance-welded joints. The welded specimens were analyzed using static and dynamic lap shear tests and optical and scanning electron microscopy. Lap shear strengths of 53 MPa, 49 MPa, 45 MPa and an extrapolated value of 34 MPa were obtained for PEEK/CF, PEKK/CF, PEI/CF and PEI/GF double-lap joints, respectively. Infinite fatigue lives were obtained at 30% for PEEK/CF and PEKK/CF, 25% for PEI/CF and 20% for PEI/GF. Resistance-welded double-lap joints were found to have equivalent static and fatigue mechanical properties compared with single-lap joints, for all materials tested.Ce travail présente une étude des joints à recouvrement double de matériaux composites à matrice thermoplastique assemblés par soudage par résistance. Des échantillons de joints à recouvrement double constitués de fibre de carbone/polyéther éther cétone (PEEK/CF), fibre de carbone/polyéther cétone cétone (PEKK/CF), fibre de carbone/polyéther imide (PEI/CF) et fibre de verre/polyéther imide (PEI/CF), ont été assemblés pas soudage par résistance à l'aide d'un élément chauffant en acier inoxydable. L'objectif de ce travail est d'étudier les performances mécaniques des joints à recouvrement double soudés pas résistance et de les comparer avec celles des joints à recouvrement simple. Les échantillons soudés ont été analysés à l'aide de tests de chargement statiques et dynamiques, ainsi que pas microscopie optique et par microscopie électronique à balayage. Une résistance au cisaillement de 53 MPa, 49 MPa, 45M Pa, et une valeur extrapolée de 34 MPa ont été obtenues pour les joints à recouvrement double de PEEK/CF, PEKK/CF, PEI/CF et PEI/GF, respectivement. Une durée de vie indéterminée en fatigue de 30% du chargement statique pour les joints de PEEK/CF et PEKK/CF, de 25% pour les joints de PEI/CF, et de 20% pour les joints de PEI/GF ont été obtenues. Pour chacun des matériaux testés, les joints à recouvrement double soudés par résistance ont donné lieu à des propriétés mécaniques en statique et en fatigue équivalentes à celles des joints à recouvrement simple