Способ оценки адгезионных свойств герметиков при сдвиге
Владельцы патента RU 2698482:
Забавин Александр Николаевич (RU)
Соловьева Анастасия Андреевна (RU)
Кононенко Александр Сергеевич (RU)
Самойлов Владимир Борисович (RU)
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам для оценки адгезионных свойств разрушающих касательных напряжений герметиков, используемых в различных сферах промышленности и отраслях народного хозяйства. Сущность: осуществляют зачистку образцов, обезжиривание, нанесение на рабочую поверхность образца тонкого слоя герметика, выдержку образцов после формирования слоя герметика необходимой толщины, проведение испытаний образцов постепенным нарастанием нагрузки до полного их разрушения. Образец состоит из двух цилиндров, один из которых может свободно перемещаться внутри другого, причем внутренняя и наружная части устройства селективно подбираются таким образом, чтобы математическое ожидание толщины испытываемого между ними слоя герметика составляло рекомендуемую рабочую толщину слоя герметика испытываемого типа. Поверхность одного из его элементов, на которую осуществлялось давление сжатия, изготавливается в виде сферической поверхности малого диаметра, таким образом нанесение тонкого слоя герметика осуществляется на рабочую поверхность охватываемой цилиндрической части образца, после чего ее вставляют во вторую часть образца, совершая при этом равномерные вращательные движения одной части относительно другой. После формирования слоя герметика необходимой толщины образцы выдерживаются в течение 24 ч при температуре +20°C, после чего проводятся испытания, в ходе которых скорость движения траверсы машины составляет 10 мм/мин, наибольшая нагрузка, достигнутая при испытании, фиксируется, а предел прочности герметика при сдвиге определяется по формуле, причем за результат испытаний принимают среднее значение предела прочности из шести образцов. Технический результат: изобретение является обеспечением возможности проведения испытаний на разрушающие касательные напряжения широкого спектра герметиков, имеющих различные рабочие толщины, и моделирования большого числа сопряжений машин и механизмов, подвергающихся герметизации, на широко распространенном оборудовании.
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам для оценки адгезионных свойств разрушающих касательных напряжений герметиков, используемых в различных сферах промышленности и отраслях народного хозяйства.
Оценка адгезионных свойств герметиков по касательным разрушающим напряжениям осуществляется путем испытания герметиков на сдвиг с определением величины разрушающих касательных напряжений при сжатии.
Известен способ, применяемый для определения статической прочности при сдвиге клеевых соединений листовых металлов при растяжении образца. Прочность при сдвиге определяют на машине для испытания материалов на растяжение при статических режимах нагружения, позволяющей проводить испытания на растяжение и измерять величину нагрузки с погрешностью не более±1% от измеряемой величины. При этом образец представляет собой две полосы листового металла, склеенные между собой внахлестку длиной до 200 мм и шириной до 20 мм, закрепленные в зажимных головках испытательной машины. Испытание проводят постепенным наращиванием нагрузки до разрушения образца. Скорость движения зажима машины должна быть 10 мм/мин. Допускается проведение испытаний при скорости движения нагружающего зажима до 20 мм/мин. Фиксируют наибольшую нагрузку, достигнутую при испытании. (ГОСТ 14759 - 69 Клеи. Метод определения прочности при сдвиге // М.: ИПК Издательство стандартов - 1999. - С. 1 - 4.).
Недостатком указанного способа является то, что он неприменим для определения с целью оценки адгезионных свойств герметиков разрушающих касательных напряжений, так как клеи и герметики имеют совершенно разную адгезию, что предполагает проведение испытаний на сжатие, что в свою очередь может вызвать деформацию образцов, изготовленных в форме полосы. Кроме того, при испытаниях герметиков важным параметром является толщина нанесенного слоя полимерного материала, так как она имеет различные значения для разных классов полимерных материалов (для анаэробных полимерных составов - 0,01…0,25 мм; для силиконовых герметиков - 0,01… 1,0 мм; для металлонаполненных составов на основе эпоксидных смол - 1,0…5,0 мм). При использовании описанного способа контролировать данный параметр практически невозможно.
Задача - создание способа определения разрушающих касательных напряжений герметиков с целью не только возможности оценки касательных напряжений на работоспособность герметиков, но и обеспечения возможности контроля толщины нанесенного слоя полимерного материала как для испытания различных классов полимерных материалов, имеющих различные рабочие толщины, так и для моделирования герметизируемых зазоров в различных сопряжениях машин и механизмов.
Решение поставленной задачи обеспечено как применением образцов особой конструкции, обладающей большей площадью поверхности контакта материалов образца и испытываемого герметика, позволяющей реализовать испытание на сжатие, а также обеспечивающей необходимую толщину испытываемых полимерных материалов, так и использованием испытательной машины по ГОСТ 28840-90 и специально разработанной методики проведения испытания и последующей обработки результатов.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности проведения испытаний на разрушающие касательные напряжения широкого спектра герметиков, имеющих различные рабочие толщины, и моделирование большого числа сопряжений машин и механизмов, подвергающихся герметизации, на широко распространенном оборудовании.
Для достижения указанного технического результата предлагается способ оценки адгезионных свойств герметиков при сдвиге, в основе которого лежит проведение испытаний на испытательной машине по ГОСТ 28840-90 (например, разрывной машине Р-5), которая позволяет измерять величину нагрузки с погрешностью не более 1%. Перед испытанием производится зачистка образцов наждачной бумагой, обезжиривание ацетоном, затем на рабочую поверхность охватываемой цилиндрической части наносится тонкий слой герметика, после чего ее вставляют во вторую часть образца, совершая при этом равномерные вращательные движения одной части относительно другой. После формирования слоя герметика необходимой толщины, образцы выдерживаются в течение 24 ч при температуре +20°С, после чего проводятся испытания.
Образцы испытываются постепенным нарастанием нагрузки до полного разрушения. Скорость движения траверсы машины составляет 10 мм/мин. Фиксируется наибольшая нагрузка, достигнутая при испытании. Обе части испытанного образца подвергают визуальному осмотру для определения характера разрушения: по поверхности герметика (адгезионное разрушение) или непосредственно по самому герметику (когезионное разрушение). Характер разрушения оценивается в процентах от номинальной площади герметизации с погрешностью не более 10%.
Предел прочности герметика при сдвиге определяется по формуле:
где Р - разрушающая сила, Н;
b - ширина зоны нанесения герметика на образец, м;
- длина зоны нанесения герметика на образец, м.
За результат испытаний принимают среднее значение предела прочности из шести образцов:
где n - количество испытаний образцов, шт;
- разрушающее напряжение i-го образца, Па.
Образец для оценки адгезионных свойств герметиков при сдвиге состоит из двух цилиндров, один из которых может свободно перемещаться внутри другого. Внутренняя и наружная части устройства селективно подбираются таким образом, чтобы математическое ожидание толщины испытываемого между ними слоя герметика составляло рекомендуемую рабочую толщину слоя герметика испытываемого типа. Ширина рабочей поверхности устройства составляет 10±0,3 мм. С целью обеспечения центрирования устройства, поверхность одного из его элементов, на которую осуществлялось давление сжатия, изготавливается в виде сферической поверхности малого диаметра.
Способ оценки адгезионных свойств герметиков при сдвиге, осуществляемый на испытательной машине для испытания материалов на растяжение, позволяющей измерять величину нагрузки с погрешностью не более 1%, включающий в себя предварительную зачистку образцов, обезжиривание, нанесение на рабочую поверхность образца тонкого слоя герметика, выдержку образцов после формирования слоя герметика необходимой толщины, проведение испытаний образцов постепенным нарастанием нагрузки до полного их разрушения, отличающийся тем, что образец для оценки адгезионных свойств герметиков при сдвиге состоит из двух цилиндров, один из которых может свободно перемещаться внутри другого, причем внутренняя и наружная части устройства селективно подбираются таким образом, чтобы математическое ожидание толщины испытываемого между ними слоя герметика составляло рекомендуемую рабочую толщину слоя герметика испытываемого типа, при этом с целью обеспечения центрирования устройства поверхность одного из его элементов, на которую осуществлялось давление сжатия, изготавливается в виде сферической поверхности малого диаметра, таким образом нанесение тонкого слоя герметика осуществляется на рабочую поверхность охватываемой цилиндрической части образца, после чего ее вставляют во вторую часть образца, совершая при этом равномерные вращательные движения одной части относительно другой, а после формирования слоя герметика необходимой толщины образцы выдерживаются в течение 24 ч при температуре +20°C, после чего проводятся испытания, в ходе которых скорость движения траверсы машины составляет 10 мм/мин, наибольшая нагрузка, достигнутая при испытании, фиксируется, а предел прочности герметика при сдвиге (
, Па) определяется по формуле:
где Р - разрушающая сила, Н;
b - ширина зоны нанесения герметика на образец, м;
- длина зоны нанесения герметика на образец, м,
причем за результат испытаний принимают среднее значение предела прочности из шести образцов:
где n - количество испытаний образцов, шт.;
- разрушающее напряжение i-го образца, Па.
