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评估粘接原料最罕用的法子即是测定粘接强度。表征胶粘剂功用每每都要给出强度数据,粘接强度是胶粘手艺当中一项紧要目标,关于采用胶粘剂、研发新胶种、施行会商盘算、矫正粘接工艺、无误袭用胶粘构造很有指示意义。
1.粘接强度界说
粘接强度是指在外力影响下,使胶粘件中的胶粘剂与被粘物界面或其临近处产生摧残所须要的应力,粘接强度又称为胶接强度。
粘接强度是胶粘体制摧残时所须要的应力,其巨细不只取决于粘协力、胶粘剂的力学功用、被粘物的性质、粘接工艺,并且还与会商大势、受力环境(品种、巨细、方位、频次)、处境成分(温度、湿度、压力、介质)和测试前提、尝试手艺等关联。因而可知,粘协力不过决计粘接强度的紧要成分之一,以是粘接强度和粘协力是两个意义彻底不同的观点,绝不能同日而语。
2.粘接会商的受力大势
粘接会商在外力影响下胶层所遭到的力,也许概括为剪切、拉伸、不平均扯离和剥离4种大势。
(1)剪切。外力巨细相等、方位相悖,根基与粘接面平行,并平均散布在一切粘接面上。
(2)拉伸。亦称平均扯离,遭到方位相悖拉力的影响,笔直于粘接面,并平均散布在一切粘接面上。
(3)不平均扯离。也叫劈裂,外力影响的方位即使也笔直于粘接面,然而散布不平均。
(4)剥离。外力影响的方位与粘接面成必定角度,基天职布在粘接面的一条直线上上述4种力,在统一胶粘体制中很有也许有几种力同时存在,不过何者为主的题目。
3.粘接强度的分类
遵循粘接会商受力环境不同,粘接强度详细也许分为剪切强度、拉伸强度、不平均扯离强度、剥离强度、收缩强度、攻击强度、盘曲强度、挽回强度、委顿强度、抗蠕变强度等。
(1)剪切强度
剪切强度是指粘接件摧残时,单元粘接面所能担当的剪切力,其单元用兆帕(MPa)示意。
剪切强度按测试时的受力方法又分为拉伸剪切、收缩剪切、挽回剪切和盘曲剪切强度等。
不同功用的胶粘剂,剪切强度亦不同,在个别环境下,韧性胶粘剂比柔性胶粘剂的剪切强度大。洪量实验声明,胶层厚度越薄,剪切强度越高。
测试前提影响最大的是处境温度和实验速率,跟着温度抬高剪切强度下落,跟着实验速率的放慢剪切强度低沉,这解说温度和速率具备等效干系,即抬高测试温度相当于低沉加载速率。
(2)拉伸强度
拉伸强度又称平均扯离强度、正拉强度,是指粘承受力摧残时,单元面积所担当的拉伸力,单元用兆帕(MPa)示意。
由于拉伸比剪切受力平均良多,以是个别胶粘剂的拉伸强度都比剪切强度高得良多。在本质测守时,试件在外力影响下,由于胶粘剂的变形比被粘物大,加以外力影响的不同轴性,很也许形成剪切,也会有横向收缩,是以,在扯断时就也许涌现同时断裂。若能增多试样的长度和减小粘接面积,便可低沉扯断时剥离的影响,使应力影响散布更为平均。弹性模量、胶层厚度、实验温度和加载速率对拉伸强度的影响根基与剪切强度彷佛。
(3)剥离强度
剥离强度是在规矩的剥离前提下,使粘接件离别时单元宽度所能担当的最大载荷,其单元用kN/m示意。
剥离的大势多种百般,个别可分为L型剥离、U型剥离、T型剥离和曲面剥离,以下图所示。
跟着剥离角的转变,剥离大势也转变。当剥离角小于或即是90°时为L型剥离,大于90°或即是°时为U型剥离。这两种大势恰当于刚性材料和挠性材料粘接的剥离。T型剥离用于两种挠性材料粘接时的剥离。
剥离强度受试件宽度和厚度、胶层厚度、剥离强度、剥离角度等成分影响。
(4)不平均扯离强度
不平均扯离强度示意粘接会商遭到不平均扯离力做历时所能担当的最大载荷,由于载荷多齐集于胶层的两个边沿或一个边沿上,故是单元长度而不是单元面积受力,单元是kN/m2。
(5)攻击强度
攻击强度意指粘接件担当攻击载荷而摧残时,单元粘接面积所花费的最大功,单元为kJ/m2。
依据会商大势和受力方法的不同,攻击强度又分为盘曲攻击、收缩剪切攻击、拉伸剪切攻击、挽回剪切攻击和T型剥离攻击强度等。
攻击强度的巨细受胶粘剂韧性、胶层厚度、被粘物品种、试件尺寸、攻击角度、处境湿度、测试温度等影响。胶粘剂的韧性越好,攻击强度越高。当胶粘剂的模量较低时,攻击强度随胶层厚度的增多而抬高。
(6)良久强度
良久强度即是粘接件永久担当静载荷影响后,单元粘接面积所能担当的最大载荷,单元用兆帕(MPa)示意。
良久强度受加载应力和实验温度的影响,跟着加载应力和温度的抬高良久强度下落。
(7)委顿强度
委顿强度是指对粘接会商反复施加必定载荷至规矩次数不引发摧残的最大应力。个别把在10次时的委顿强度称为委顿强度极限。
个别来讲,剪切强度高的胶粘剂,其剥离、盘曲、攻击等强度老是较低的;而剥离强度大的胶粘剂,它的攻击、盘曲强度较高。不同表率的胶粘剂,种种强度特征也有很大不同。
上面简洁讲解拉伸强度和剪切攻击强度的测定法子。
拉伸强度的测定法子
A.金属粘接拉伸强度的测定
测定金属粘接拉伸强度的最罕用试件以下图左图所示。
试件两圆柱体的直径应一致,同轴度为±0.1mm,两粘接平面平行度为±0.2mm,加工粗陋度为5.0μm。试件粘接按工艺请求施行,为保证胶层厚度一致,可将φ0.1×(2~3)mm左右的铜丝在叠合前放入胶层内,以专用装配(见上图右图)定位固化。
测定前从胶层两旁衡量圆柱体的直径d(准确到1×10-6m)。测守时将试件装于拉力实验机的夹具上,调换施力重心线,使其与试件轴线相一致,以(10~20)mm/min的加载速率拉伸,拉断时纪录摧残负荷,拉伸强度σ按下式盘算,单元为MPa。
σ=F/A
式中:F——试件摧残时的负荷;
A——试件粘接面积,A=πd2/4。
每组粘接试件弗成少于5个,按理睬误差±15%取算术平均值,保存3位有效数字。倘使须要测定凹凸温时的拉伸强度,应将试件和夹具一同放入加热或冷却装配内,在请求温度下坚持(40~60)min,而后再施行测定。
非金属与金属粘接拉伸强度的测定
非金属与金属粘接拉伸强度的测定,采纳两金属间夹一层非金属的法子。在此,讲解一下橡胶与金属粘接扯离强度的测定法子。橡胶厚度为(2±0.3)mm,粘接后的试件尺寸以下图所示。
试件按工艺前提请求粘接,粘接面错位不该大于0.2mm。测试时将试件装在夹具上,调换场所使施力方位与粘接面笔直,以(50±5)mm/min的加载速率拉伸,纪录摧残时的最大负荷,按下式盘算扯离强度σ,单元为MPa
σc=F/A
式中:F——试件摧残时的负荷;
A——粘接面积,A=πd2/4。
试件不得少于5个,经弃取后不该少于原数目的60%,取其算术平均值,理睬误差为±10%。
胶粘剂剪切攻击强度的测定
剪切攻击强度是指试样担当必定速率的剪切攻击载荷而摧残时,单元胶接面积所花费的功,其单元用J/m2示意。胶粘剂剪切攻击强度按GB/T-准则施行测定。
1.道理
由2个试块胶接形成的试样,使胶接面担当必定速率的剪切攻击载荷,测定试样摧残时所花费的功,以单元胶接面积担当的剪切攻击摧残力盘算剪切攻击强度。
试块——具备规矩的形态、尺寸、精度的块状被粘物。
试样——将高低两试块,经过必定的工艺前提胶接制成的备测件。
受击高度——摆锤刀刃打以上试块时,刀刃到下试块上表面的间隔,用H示意,见下图所示。
2.仪器做战
1)实验机。胶粘剂剪切攻击实验机应采纳摆锤式攻击实验机。其摆锤的速率为3.35m/s。试样的摧残功应选在实验机度盘容量的(15~85)%界限内。
2)夹具。所用夹具应能保证试样的受击高度在(0.8~1.0)mm界限内,并使试样的受击面及下试块的上表面与摆锤刀刃坚持平行。
3)量具。所用量具的最小分度值为0.05mm。
3.试块及试样制备
1)试块
①试块材质。试块可采纳钢、铝、铜及其合金等金属材料和木柴、塑料等非金属材料制做。但木柴试块,需用容积密度大于0.55g/cm3的白桦木或与此相当的直木纹树种。高低试块的容积密度应大略雷同。有节疤、黑点、腐烂和颜色反常等的木柴,不能用来加工试块。木柴的含水率坚持在(12~15)%(以全干原料为基准)。
②试块尺寸。上试块尺寸为:长度(25±0.5)mm,宽度(25±0.5)mm,厚度(10±0.5)mm;下试块尺寸为:长度(45±0.5)mm,宽度(25±0.5)mm,厚度(25±0.5)mm。
③非金属试块在加工时,应重视不要因过热而损伤试块。
2)试样制备
①试块胶接表面的预处置法子、胶粘剂涂布及试样制备工艺等,应按产品的工艺规程断定。
②木柴试块胶接时高低试块的木纹方位要一致。
在没有非凡请求的环境下,金属试样个别取10个,非金属试样个别取12个。
4.实验环节
(1)将常态前提下停放的试样,放在实验处境(温度23℃,相对湿度50%)下停放30min以上。
(2)在驱动实验机以前,用量具在胶接处置3处度量其长度和宽度,准确到0.1mm。取其算术平均值,盘算胶接面积。
(3)按请求将试样安设在夹具上。
(4)驱动实验机,使摆锤落下袭击试样,纪录试样的摧残功W1。
(5)将被打掉的上试块,再与下试块叠合,反复(4)操纵1次,纪录试样的惯性功W0。
(6)纪录每个试样的摧残表率,如:界面摧残,胶层内聚摧残,搀和摧残和试块变形态态。
5.实验结局
剪切攻击强度Is按下式施行盘算,单元为J/m2。
Is=(W1-W0)/A
式中:W1——试样的攻击摧残功;W0——试样的惯性功;A——胶接面积。
测试结局用剪切攻击强度的算术平均值示意,取3位有效数字。
无损探测法子
当今测定粘接强度袭用最遍及的是摧残性实验,由于抽样探测,是以不能彻底保证粘接原料的牢靠性。跟着胶粘手艺在航空航天等高新范围的袭用越来越遍及,对粘接原料及牢靠性的请求日趋严厉,火急须要无损探测法子。以是探索粘接强度的无损探测是粘接工艺和本质哄骗的紧要课题。20世纪60年头以来,着手操纵粘接强度与被粘物某些物性之间的干系断定粘接强度,比方用超声波测定胶粘剂动态模量为根基的粘接强度测定法子。近些年来,由于新手艺的袭用和法子的继续矫正,使粘接强度的无损探测由定性向定量,由人为数据处置向盘算机灵能化进展,无损探测法子要紧采纳超声波、声和应力波等手艺。
1超声手艺
A.聚偏二氯乙烯压电探头采纳金属化的聚偏二氯乙烯(PVDF)膜做为超声无损探测的探头,已胜利袭用于超声回波,透波及应力波的探测当中。具备质轻、灵动、超薄及低价特征,比保守的陶瓷压电探头相应频带宽,且不须要任何偶合剂。
B.超声偶合手艺采纳橡胶衬垫式探头,不哄骗液体偶合剂,即干偶合手艺。遵循材料内声能的转变来探测粘接会商的原料,特别恰当于迅速探测弊病。
C.平面漏波探测平面漏波(LLW)是在粘接会商层面上所驱策的界线敏锐的平面波。在LLW失效地区的赔偿相位对胶层界面状况格外敏锐,缺胶与否及胶之特征都能显著转变LLW相应。当平面波传到粘接面时,将同时形成收缩和剪切两种应力,它们受界面特征影响不同,使这类无损探测具备更好的探测功效。
D.超声反转象出入手艺该法子所测记号为粘接界面反射归来的单音脉冲相位和辐值。遵循波在多层介质中的传布特征与界面强度的干系,可推导出粘接原料参数,它与拉伸强度有较好的线性干系
E.超声频谱探测操纵超声波频谱手艺衡量胶层的厚度和模量,共振频次对胶层厚度及模量转变很敏锐。超声波频谱剖析对粘接会商特征的敏锐性格外有效,很有进展潜力。
2声手艺
A.声发射
声发射是一种动态无损探测手艺,它将试样所受的动态负荷与变形经过关联起来,可表征在动态测试仪中试样形成的轻微变形,是显示弊病进展经过和猜测弊病摧残性的一种探测法子。
B.声-光衡量
将粘接会商做为一个彻底,用非来往性激光驱策法剖析材料的宏观力学相应。动态相应参数与粘接状况有很好的关联性,可用于简洁、迅速探测粘接原料。
3其余无损探测法子
A.应力波应力波是声发射与超声波相聚集的产品,是较新的无损探测手艺,汲取了保守超声波和声发射的好处,本色照样超声波探测。应力波法子能显示构造中存在的弊病-摧残的归纳效应,能把高粘接强度与弱粘接强度差别开来,可用于监测粘接原料,在管制粘接原料和猜测粘接强度方面很有进展前程。
B.便携式全息干与测试系统便携式全息干与测试系统能探测粘接会商的缺胶和弱粘接强度,为粘接现场供应可行的完好性的测试装配。
C.热成像手艺摹拟影响粘接部位热调换的一系列成分,盘算并剖析这些成分与粘接弊病表率及粘接状况的干系,结局声明,探测时有一最好传热工夫,探测的最大温差与脱胶宽度呈线性干系。
D.涡流法采纳新式脉冲频次相应手艺,将电磁波加于试样上使之热震荡,再用涡流探头探测试样的相应特征,经盘算剖析获得一个花费因子,它与粘接弊病和粘接强度有较好的关联性。
滥觞:林中祥胶粘剂网
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