Определение внутренних упругих напряжений в покрытиях

I ет. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ УПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОКРЫТИЯХ [c.348]

Таким образом, наиболее перспективными для дальнейшего применения являются метод определения внутренних напряжений по изгибу упругой подложки и оптический метод с пропусканием света через оптически чувствительную подложку. Однако оба эти метода в изложенных вариантах позволяют оценивать напряженность покрытий условными величинами, которые не всегда линейно связаны с внутренними напряжениями. Это существенно затрудняло понимание и обобщение полученных экспериментальных результатов. Поэтому были установлены [12—20] однозначные зависимости между экспериментально определяемыми значениями радиуса кривизны и напряжений в подложке и внутренними напряжениями в покрытии. [c.148]

В табл. 1 приведены экспериментально определенные зависимости от температуры модуля упругости Ех, коэффициента теплового расширения а , экспериментальных внутренних термических напряжений Ов, и внутренних напряжений ай, т, рассчитанных по 1 и а1 с помощью уравнения (36). Коэффициент Пуассона на основе работы [36] нами принят равным 0,35. Из данных таблицы следует, что совпадение величин внутренних напряжений, полученных расчетом и прямым экспериментом, вполне удовлетворительное. В наполненных покрытиях внутренние напряжения оказались несколько больше, чем в нена-полненных. [c.36]

В приведенном уравнении не учтено влияние на напряженное состояние основных физико-химических факторов [76], характеризующих особенности механизма формирования покрытий. Модуль упругости покрытий, по данным большинства исследований, определяется для свободных пленок. Результаты, полученные этим методом, хорошо совпадают по величине с результатами определения внутренних напряжений по усадке свободных пленок, не адгезирующих с подложкой [62]. Применимость этого уравнения ограничена также отношением толщины покрытия к толщине подложки, которое должно быть менее 0,01. Учитывая несовершенство предложенных формул, во многих работах [62, 71] напряжения, определяемые этим методом, оценивали в условных единицах. Для оценки напряжений консольным методом в тонких пленках толщиной, равной [c.51]

Из уравнений (1.9) и (1.10) следует, что для определения предельных внутренних напряжений достаточно иметь кинетические кривые упадки Ву и мгновенного модуля упругости Ех. Для вычисления же действительных внутренних напряжений в покрытии необходимо дополнительно знать [см. уравнение (1.6)] высокоэластический модуль вязкость т] и период релаксации т. Так как эти параметры получить весьма трудно, а то и вообще невозможно, то на практике проще определить кажущийся модуль упругости из деформационных кривых и вести расчет От, по уравнению- (1.4). [c.23]

Расчет внутренних напряжений, возникающих в покрытиях, и сопоставление полученных результатов с экспериментальными данными. Располагая экспериментально определенными зависимостями линейной усадки (см. рис. 1.18) и мгновенного модуля упругости (см. рис. 1.20) желатиновых пленок от их влажности, можно с помощью уравнения (1.10) вычислить предельные внутренние напряжения для покрытия из желатины. Результаты расчетов показаны на рис. 1.23. [c.29]

Из уравнений (32) и (33) следует, что для определения предельных внутренних напряжений достаточно иметь кинетические кривые усадки Sy и мгновенного модуля упругости El- Для вычисления же действительных внутренних напряжений в покрытии необходимо знать (см. уравнение 29) модуль высокоэластической деформации 2, вязкость Г) и период релаксации т. Так как последние параметры получить весьма трудно, то практически проще определять кажущийся модуль Е из деформационных кривых и вести расчет по уравнению (27). Однако уравнение (29) оказывается весьма полезным при анализе процесса возникновения Tj, в полимерных покрытиях. [c.34]

При разработке прибора для определения деформационных характеристик и модулей упругости полимерных пленок [33, 34] за основу нами был принят метод снятия деформационных кривых, предложенный Ребиндером [57]. Поскольку полимерные покрытия подвергаются воздействию нормальных внутренних напряжений, то мы реализовали метод снятия деформационных кривых при растяжении. Прибор представлен на рис. 31. [c.50]

Тензометрический способ применим и для определения остаточных напряжений, возникающих в слоистых пластиках и в изделиях, армированных сферическими элементами, элементами в форме стержней и др. В этом случае проволочные тензометры наклеивают на внутреннюю сторону модели арматуры, выполненной в виде тонкостенного элемента определенной формы, которая помещается в объем композиционного материала. Напряжения,, возникающие при отверждении и охлаждении материала, определяют по показаниям тензометров. Тонкостенный элемент с тензометрами предварительно тарируют по температуре и давлению [17—21]. Остаточные напряжения можно определять и с помощью линейных проволочных металлических или с минеральным покрытием тензометров диаметром 10—15 мкм [22, 23]. Проволочный тензометр с покрытием выполняет роль датчика, имитирующего одновременно волокнистый наполнитель. При отверждении связующего и охлаждении изделия датчик испытывает сжимающие радиальные напряжения сТрад и сжимающие осевые напряжения Оос- Поскольку в условиях эксперимента материал датчика деформируется упруго, средняя осевая деформация его равна [c.53]

Введение в состав композиций структурирующих добавок позволяет улучшить физико-механические и другие свойства покрытий (адгезионную прочность, модуль упругости, усадку, водопоглощение, внутренние напряжения) и изменить характер протекания и степень завершенности полимеризационных процессов, для которых обнаруживается оптимум при определенной концентрации модификаторов, регулирующих прочность взаимодействия на границе полимер-наполнитель. [c.166]

Внутренние напряжения подобно внешней постоянно действующей нагрузке ослабляют механическую и адгезионную прочность покрытий и способствуют их преждевременному разрушению. Стойкость покрытий, однако, зависит от направления изменения напряжений при их эксплуатации они могут сохраняться, уменьшаться или увеличиваться. Увеличение напряжений возможно в том случае, если в пленке протекают химические или физические процессы, например, кристаллизационные, сопровождающиеся уменьшением ее объема или повышением модуля упругости. Так, в масляных покрытиях, ненапряженных в начальный момент, на определенной стадии процесса старения возникают значительные напряжения, вызывающие их растрескивание, отслаивание и шелушение. При нагреве закаленных полипропиленовых покрытий до 170°С и последующем их медленном охлаждении первоначально имевшиеся внутренние напряжения возрастают в 2—2,5 раза. Также наблюдается рост напряжений при старении нитратцеллюлозных покрытий. Характерно, что свободные ненапряженные нитратцеллюлозные пленки через 3 мес экспозиции на воздухе (старение в атмосферных условиях) сохранили целостность, тогда как пленки, адгезированные на подложке, уже через [c.112]

Остаточные напряжения в стальных трубах с внутренним стеклянным покрытием возникают вследствие того, что покрытия наносятся при условии То>Ту (Гу — температура, при которой материал покрытия теряет упругие свойства). При термической обработке стальных труб вследствие неравномерности нагрева и охлаждения разных зон труб смежные микрообъемы металла претерпевают упругую деформацию и оказываются напряженными. Кроме того, коэффициент линейного расширения материала покрытия ai значительно меньше коэффициента линейного расширения стали аг- Поэтому в такой двухслойной системе (стальная труба со стеклянным покрытием) будут возникать остаточные напряжения сжимающие в покрытии и растягивающие в основном металле [47, 48]. Величина и знак напряжений зависят от величины упругих деформаций при остекловании. Эти напряжения по величине иногда превосходят напряжения от внешней нагрузки, поэтому их определение необходимо для правильного расчета и проектирования конструкции из труб с покрытием. [c.67]

Если на твердую поверхность, например на стекло, нанести слой жидкого лака, то начнется процесс испарения растворителя, приводящий к формированию пленки. В начальный момент, когда содержание растворителя достаточно высоко, модуль упругости материала пленки равен нулю внутренние напряжения в покрытии отсутствуют. При определенном содержании растворителя W [c.100]

Определение внутренних упругих напряжений в покрытиях можно осуществить также на стальных пластинках размером 100 X 25 мм, толщиной 0,25—0,5 мм. ва которые осаждают металл в электролизной ванне прямоугольного сечения. Образец укрепляют на дне ванны вдоль торцевой стенки так, чтобы часть длины образца (1—2 см) выступала из ванны. Ток подводят к образцу снизу. В процессе электролиза под действием внутренних напряжений, возникающих в юкрытии образец-пластввка из- [c.348]

Метод определения внутренних напряжений в покрытиях по изгибу упругой подложки получил широкое распространение в исследовательской и производственной практике и в 1967 году был гостирован. В литературе он получил название Консольного метода исследования внутренних напряжений . [c.148]

Из приведенных данных следует, что если толщина полимерного покрытия меньше или равна толщине подложки, то нейтральной осью такой составной пластины практически является нейтральная линия металлической пластины, т. е. жесткость бипластины определяется жесткостью подложки ввиду малости модуля упругости покрытия. Следовательно, изгиб бипластины описывается уравнением (4.9), т. е. упругая подложка в данном случае играет роль динамометра для определения внутренних. напряжений. В уравнение (4.9) не входит модуль упругости полимера, что является достоинством данного уравнения, так как модуль упругости покрытия значительно изменяется в процессе его формирования при изменении температуры или в результате старения. Коль скоро нейтральная линия бипластины практически проходит посредине металлической подложки, то изгибаю- [c.152]

Определение внутренних напряжений (по ГОСТ 13036—67). Метод определения основан на измерении величины отклонения от первоначального положения свободного конца консольно закрепленной упругой металлической пластинки а лакокрасочным покрытием под влиянием внутренних напряжений в пскрытии, возникающих при его Армировании или эксплуатации. [c.499]

Для определения внутренних напряжений в лакокрасочных покрытиях может быть использован поляризационно-оптический метод, разработанный Шрейнером и Зубовым , или консольный метод , основанный иа измерении отклонения свободного конца консольно закрепленной упругой подложки с нанесенным на нее раствором пленкообразователя. При испарении растворителя в пленке возникают внутренние т1апряжения, которые заставляют свободный конец консоли отклоняться от исходного положения. [c.111]

Внутренние напряжения, возникающие при формировании полимерных покрытий и клеевых слоев, обычно рассматриваются как механическая характеристика и рассчитываются как произведение модуля упругости полимера на величину усадки или на разность коэффициентов линейного расширения при термическом отверждении (1—3]. Под усадкой полимера подразумевается уменьшение линейных или объемных размеро1В образцов в результате удаления растворителя или дисперсионной среды или протекания процесса полимеризации. При определении внутренних напряжений в процессе термического отверждения покрытий учитывается разность коэффициентов линейного расширения полимера и подложки в случае применения подложек, поглощающих жидкую фазу, разность усадки покрытия и подложки. [c.46]

Располагая температурной зависимостью термического коэффициента линейного расширения и мгновенного модуля упругости, можно рассчитать предельные внутренние напряжения для покрытий из -этих полимеров с пом-ощью уравнения (1.14). Результаты расчетов напряжений для нитропокрытий были приведены на рис. 1.35. Кривая 6 показывает, что предельные напряжения хорошо совпадают с действительными внутренними напряжениями, определен ными консольным методом. Этого и следовало ожидать, поскольку нитрат целлюлозы в указанном интервале температур находится в стеклообразном состоянии. [c.53]

Специфика формирования полимерных покрытий связана с возникновением неоднородной дефектной структуры по толщине пленки вследствие неодинаковых скорости и условий отверждения различных слоев [51]. Одним из способов резкого понижения внутренних напряжений в полимерных покрытиях является использование пленкообразующих с регулярным строением молекул. Причина этого явления в таких системах связана с особенностями структурообразования, обусловленными формированием в жидкой фазе однородной упорядоченной структуры из )азвернутых макромолекул п фиксированием ее в покрытиях 180]. Эта особенность структурообразования наглядно проявляется при формировании покрытий из олигоэфиракрилатов различного строения. На основании реологических, физико-механических, теплофизических и структурных данных было установлено, что при получении покрытий из олигомеров на первой стадии их формирования образуются локальные связи между небольшим числом молекул с одновременным формированием надмолекулярных структур, а на второй стадии между этими структурами возникают связи и образуется пространственная сетка. На последней стадии вследствие торможения релаксационных процессов наблюдается резкое нарастание внутренних напряжений. Из данных об изменении реологических свойств олигоэфирмалеинатов на различных этапах их отверждения следует, что исходные олигомеры представляют собой системы ньютоновского типа. Через определенный период времени наблюдается не только нарастание вязкости, но и изменение характера реологических кривых, связанное с переходом системы в структурированное состояние за счет возникновения связей между структурными элементами. На рис. 5.1 приведены данные о кинетике расходования двойных связей, нарастании внутренних напряжений, прочности при растяжении, модуля упругости и вязкости при формировании покрытий из этих, же систем. Из рисунка видно, что, несмотря на участие в процессе полимеризации на начальной стадии формирования значительного числа функциональных групп, покрытия характеризуются низкими внутренними напряжениями и физико-механическими характеристиками. Резкое нарастание последних наблюдается [c.182]

Метод определевия внутренних напряжений по изгибу упругой подложки разработан А. Т. Сан-жаровским. Он называется консольным методом. Принцип определения заключается в оценке степени деформации металлической пластинки — подложки, консольно закрепленной относительно неподвижной поверхности, при нанесении на нее слоя лакокрасочного материала (рис. 4.30, а). Обычно в качестве подложки применяют пластинки из нержавеющей стали с размерами 0,3x15x80 мм. Их дублируют точечной сваркой с пластинками, служащими основанием, как указано на рис. 4.30,6. О деформации подложки судят по отклонению консоли, определяемой с помощью микроскопа (пригоден микроскоп МИР-12). Зная длину образца /, толщину пленки б и подложки А, модуль упругости материала подложки Е (для стали Е = = 1,96-10 МПа) и отклонение консоли к, можно вычислить внутренние напряжения в покрытии по формуле [c.115]

Важнейшими физико-механическими характеристиками напыленных покрытий являются адгезия, прочность на удар и изгиб, внутренние напряжения. Внутренние напряжения определяются показателями, главными из которых являются температурный коэффициент линейного расширения, коэффициент Пуассона и модуль упругости. Весьма важными являются также теплофизические свойства, определяющие стойкость покрытий к продавливанию при рабочей температуре, стойкость к резким перепадам температур (стойкость к термоударам), теплопроводность и нагрево-стойкость (см. 6.3). Определение этих показателей производится методами, изложенными в гл. 2. [c.99]