ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Клеевые соединения из "Свойства и расчет адгезионных соединений" Испытания на сдвиг являются самыми распространенными среди механических испытаний клеевых соединений, поскольку сдвигающие напряжения часто возникают в склеенных изделиях (например, применяемых в самолетостроении, в клееных деревянных конструкциях, в соединениях трубопроводов водоснабжения и др.). В реальных случаях одновременно со сдвигом возникают другие напряжения — чаще всего напряжения отрыва. Однако определить их долю в большинстве клеевых соединений трудно. Кроме неоднородности напряженного состояния для соединений, испытываемых на сдвиг, характерна значительная концентрация напряжений, как правило, большая, чем, например, при испытаниях на равномерный отрыв. [c.7] Клееную многослойную фанеру испытывают по ГОСТ 9624—72 на сдвиг при растяжении, делая пропил с одной стороны образца до нужного клеевого слоя (рис. 1.3), причем глубина пропила не должна превышать 7,5 мм. Поэтому фанеру толщиной более 15 мм предварительно срезают до толщины 15 мм, крайние участки образца скалывают в специальном приспособлении (см. рис. 1.3). По этому стандарту, действующему в странах СЭВ, испытывают столярные и фанерные плиты, древесные слоистые пластики. По стандартам ФРГ (DIN 68705), Великобритании (BS 1455), Франции, США, Японии и некоторых других стран пропил делают с противоположных сторон образца. [c.8] Для гарантированного разрушения по клеевому шву в многослойных образцах следует производить выборку фрезой в зоне клеевого шва или же делать ступенчатые образцы. [c.10] Сдвиг при кручении выделяется среди прочих видов сдвига тем, что при определенных условиях концентрация напряжений минимальна, а другие виды напряженного состояния практически не возникают. Это достигается при склеивании встык тонкостенных труб (рис. 1.6). Именно на таких образцах удается установить действительную прочность клеевого шва при сдвиге. Поэтому, хотя на практике такие соединения почти не применяются, их используют для определения ресурса работы клеев, причин снижения прочности клеевых соединений при действии эксплуатационных факторов. [c.11] Сдвиг при изгибе. Этот метод наиболее широко применяется для определения межслойной прочности композиционных материалов типа стеклопластиков, но иногда его используют также для испытаний клеевых соединений [1]. Напряжения сдвига возникают при изгибе балки, склеенной из достаточно толстых пластин, по нейтральной оси. Как правило, нагрузка прикладывается к центру образца. Подобные испытания, даже в соединениях металлов, весьма чувствительны как к механическим свойствам адгезива, так и к процессам, происходящим на границе адгезив — субстрат. [c.11] Равномерный отрыв. Напряжения отрыва чаще всего возникают в элементах жесткости, приклеенных к конструкции, при нагружении деталей насыщения, приклеенных кронштейнов приборов и т. п., в мебели, некоторых строительных конструкциях из железобетона, древесины и т. д. Истинно равномерный отрыв встречается редко, почти всегда наблюдается неравномерность, которая сводит равномерный отрыв к неравномерному. Однако для характеристики адгезионных свойств полимеров испытания на равномерный отрыв весьма полезны. [c.12] Образцы для испытаний на равномерный отрыв могут быть круглыми (например, по ГОСТ 14760—78 для испытаний клеевых соединений металлов) и прямоугольными (обычно квадратными), используемыми, в частности, для испытаний листовых древесных материалов (ГОСТ 10836—78) (рис. 1.7). Прямоугольные образцы используют при испытаниях на отрыв двух полосок листового материала, склеенных крест-накрест. Естественно, что при этом жесткость системы должна быть достаточно велика, чтобы не возникала деформация консольных участков образца, к которым прикладывается внешняя нагрузка. [c.13] В ряде случаев используют образцы переменного сечения. Например, для определения прочности клеевых соединений резина— металл применяют (см. рис. 1.7, е) по ГОСТ 209—75 конусные образцы (угол 45°), чтобы разрушение происходило в заданном сечении. Конусные образцы используют также при определении совместного действия нормальных и касательных напряжений, (рис. 1.8), причем определяется не прочность, а разрушающая нагрузка. К образцам переменного сечения относятся также соединения листовых материалов. Их межслой-ную прочность, обусловленную адгезией связующего к древесине, стеклоткани и т. п., часто определяют на образцах ступенчатой формы. Это связано с удобством фиксации образца в приспособлении для испытаний. [c.13] Если образцы, испытываемые на сдвиг, можно склеивать из заготовок, а потом разрезать на индивидуальные образцы, то для равномерного отрыва это сделать гораздо труднее. Испытания на равномерный отрыв четко выявляют различия в прочности поверхностных и средних слоев субстрата. Часто это является целью испытаний, но если разрушение когезионного характера препятствует установлению адгезионной прочности соединения, то при выборе материалов соединений и схемы испытаний была допущена погрешность. [c.14] Испытания на межслойную прочность имеют самостоятельное значение и часто применяются при паспортизации композиционных материалов. При оценке результатов испытаний и в этом случае нельзя забывать, что адгезия между слоями может значительно различаться. При определении межслойной прочности стеклопластиков в ряде случаев наиболее уязвимым местом является граница между наружным слоем связующего и первым слоем стекловолокна. Это надо учитывать при выборе образца для определения межслойной прочности этих композиционных материалов. Прочность соединений, испытываемых на равномерный отрыв, представляет собой отношение разрушающей нагрузки к площади соединения. [c.14] Неравномерный отрыв. Испытания на неравномерный отрыв лишь условно отражают действительное напряженное состояние в изделии. В основном это определяется различием в значениях и характере распределения напряжений. При неравномерном отрыве на прочность в наибольшей степени влияют деформационные и релаксационные характеристики субстрата. От них в значительной степени зависит краевой эффект, т. е. максимальные напряжения, определяющие прочность клеевого соединения. [c.14] На неравномерный отрыв испытывают клеевые соединения жестких материалов металлов, древесины, стеклопластиков и т. п. Соединения материалов, которые в условиях испытаний подвергаются значительным деформациям, для подобных испытаний не рекомендуются. В качестве стандартизованного определения прочности на неравномерный отрыв можно назвать ASTMD-1062. [c.14] При испытаниях на неравномерный отрыв иногда для определения прочности нагрузку делят на единицу ширины клеевого шва, однако чаще это делают при испытаниях на отслаивание и расслаивание, которые, по существу, являются крайними случаями неравномерного отрыва. Образцы для испытаний на неравномерный отрыв (внецентренное растяжение) применяют для определения энергии разрушения — показателя механики разрушения, который в последнее время все шире используют для оценки свойств адгезионных соединений. [c.15] Трещиностойкость клеевых соединений металлов в СССР определяется при равномерном отрыве по отраслевым нормалям СТП 1-595-11-91—83 Метод испытаний клеевых соединений металлов на трещиностойкость (вязкость разрушения) , РТМ 1.2.092—86 Метод испытаний клеевых соединений металлов на трещиностойкость под действием отрывающих моментов и РТМ 1.2.091—86 Метод испытаний клеевых соединений металлов на длительную трещиностойкость в рабочей среде под действием отрывающих моментов . [c.16] Отслаивание и расслаивание. Эти методы используют для испытаний соединений гибких материалов отслаивают гибкую подложку, приклеенную к жесткому субстрату, а расслаивают два гибких материала, склеенных друг с другом. Наиболее ча- сто отслаивание применяют для соединений резины с металлом,, ткани с древесиной, пластмассами и другими материалами. Отслаивание проводят под углом 90 или 180°, расслаивание — 90°. [c.17] При испытаниях на отслаивание или расслаивание определяют удельную прочность, которую обычно выражают значением разрушающей нагрузки, отнесенной к единице ширины образца.. Особенностью испытаний является значительное колебание разрушающей нагрузки, о чем можно судить по виду диаграммы разрушения. Начальная нагрузка всегда больше последующей, поскольку на инициирование трещины требуется больше энергии, чем на ее прорастание. Наиболее рационально прочность при расслаивании определять по площади под диаграммой разрушения с помощью планиметра. Однако чаще прочность определяют по средней нагрузке из 2—3 значений по длине расслаивания (отслаивания). Иногда рекомендуют нагрузку фиксировать через каждые 25 или 12,5 мм перемещения захвата машины после первоначального пика нагрузки. [c.17] С металлом по ГОСТ 44—77, герметиков с металлами по ГОСТ 21981—76, а испытаний под углом 90° — расслаивание двух гибких металлических полосок по американскому стандарту ASTMD 1876—61Т. Толщина металла при подобных испытаниях редко превышает 0,5 мм, а для алюминиевых сплавов обычно составляет 0,3 мм. В случае необходимости, например при испытаниях картона или отслаивании покрытий, их усиливают тканью, полиэтиленовой или другой пленкой. [c.18] На прочность при отслаивании в наибольшей степени (по сравнению со сдвигом и равномерным отрывом) влияет толщина клеевого шва, особенно при использовании эластичных клеев, а также скорость нагружения, которую надо строго фиксировать. По зависимости прочности при отслаивании от скорости нагружения определяют так называемую квазиравновесную работу адгезии, экстраполируя эту зависимость на бесконечно малую скорость нагружения [5]. Получаемый показатель практически не зависит от толщины клеевого шва и степени его-деформации. [c.19] По этой линейной зависимости можно определить время разрушения при Р- -0 и /- 0, т. е. квазиравновесную работу адгезии [6]. [c.19] Вернуться к основной статье