Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
эксцентрическое растяжение соединения блочных материалов (рис. 7.1, а);
изгиб соединения пластина — блок (рис. 7.1,6); изгиб соединения двух пластин (рис. 7.1, в); консольный изгиб двух пластин (рис. 7.1,г).
При таких испытаниях в соединении возникает сложное напряженное состояние. Конечное значение прочности зависит от размеров соединения, механических свойств склеиваемых материалов и клея, главным образом их модуля упругости и когезионных характеристик, а тйкже от адгезии клея к субстрату. Значение прочности при этом ниже получаемых при испытании на равномерный отрыв или сдвиг.
Рис. 7.1. Испытания соединений методом неравномерного отрыва:
^ — растяжение с эксцентриситетом; 6 — изгиб соединения пластина — блок; в — изгиб двух пластин; г — консольный изгиб двух пластин.
Рис. 7.2. Изгиб слоистых материалов.
208
Рис. 7.3. Способы испытаний иа отдир.
Испытания с помощью других методов этой группы из-за сложности анализа механических напряжений в соединении относительно редки и в стандартах практически не встречаются. Однако подобный принцип применяется при испытании на изгиб слоистых материалов (рис. 7.2) по ASTM D1184—66.
В соединениях, в которых упругим или гибким является один субстрат, при испытаниях происходит отдир (отслаивание) упругого (гибкого) субстрата от жесткого. О двух гибких субстратах мы говорим, что они расслаиваются. Однако часто эти термины подменяют друг друга. При отслаивании гибкого материала от жесткого субстрата важен угол, который образуется между направлением отрыва и исходной плоскостью соединения. На рис. 7.3 схематически показаны способы отдира под углом 90 и 180° (а — д способы отдира гибкого субстрата от жесткого, е — расслаивание двух гибких субстратов).
Если прочность одного из субстратов ниже прочности клеевого соединения, произойдет разрыв по субстрату и испытание не даст результатов. Чтобы определить прочность соединения в таком случае, более слабый субстрат упрочняют подходящим армирующим материалом. Метод намотки гибкого субстрата на барабан часто применяют при испытании трехслойных конструкций (рис. 7.3,г). Некоторые из методов, схематически изображенных на рис. 7.3, относящихся также к неравномерному отрыву, стандартизованы.
Работа, необходимая для разрушения соединения, зависит от природы склеенных материалов и клея и скорости деформации клея, а ее зависимость от нагрузки можно выразить отношением
WWUV=K tga/2 (7.3)
где Wа—работа, необходимая для отрыва под углом а, причем а=^90°; WV — работа при отрыве под углом 90°; К—коэффициент, равный 0,9—1,1 при и от 45 до 135°.
14-268
209
Если мы знаем величину Wд0°, а К будем считать равным единице, то можно определить работу отрыва (10-7 Дж/см2) при любом угле а:
ЧРа = Wn'tga/2 (7.4)
Из отношения следует, что наименьшее сопротивление соединения будет при действии силы под углом 180°*. Чем больше уменьшается а, тем больше будет сопротивление, т. е. прочность соединения будет возрастать. Если угол равен 0°, то речь идет о сдвиге.
Результаты испытаний на отдир зависят от скорости отслаивания, которая обычно колеблется от 1 до 50 см/мин; наиболее часто в стандартах указывают скорость 15,2 см/мин. Для хрупких клеев скорости могут быть более низкими, для эластичных— более высокими. При расслаивании (т. е. когда оба субстрата гибкие) чаще всего применяется скорость 25,2 см/мин, при отдире обшивки трехслойной конструкции — от 7 до 13 см/мин. Ширина образцов соединения при испытании может составлять 2,5 см. Кроме размерности, приведенной в отношении (7.4), прочность при отдире выражают в Н/см.
7.2.2. ИСПЫТАНИЯ ПРИ РАВНОМЕРНОМ ОТРЫВЕ
В отличие от методов испытания на неравномерный отрыв, при котором трещина в соединении, как правило, распространяется от какого-то края по всей площади, методами равномерного отрыва измеряется сила, необходимая для отрыва соединения по всей склеенной площади одновременно. При неравномерном отрыве углы между направлением действия силы и плоскостью соединения могут быть различными (до 180°). При равномерном отрыве сила всегда действует перпендикулярно плоскости соединения (рис. 7.4). Прочность соединения в этом случае представляет собой силу, необходимую для отрыва и отнесенную к единице площади, и выражается в МПа.
На рис. 7.4 приведены схемы испытаний соединений резина—металл. Под нагрузкой резина удлиняется и образует сужение (рис. 7.4, д). Чтобы это предотвратить, используют образцы резины с завышенным диаметром (рис. 7А,б,в). В последнее время рекомендуется испытания конусных образцов (рис. 7.4,г). Однако при таких испытаниях усложняется распределение напряжений, причем они концентрируются в вершине конусной части. Кроме того, это способствует адгезионному разрушению.
Методы испытаний прочности соединений пластмасса — металл показаны на рис. 7.5. Склеиваемые части могут иметь круглое или квадратное сечение.
* Уравнение (7.4) не учитывает затрату работы иа деформацию (изгиб) субстрата при отслаивании, которая в ряде случаев может составлять значительную величину. — Прим. ред.
210
