Лако-красочные материалы — производство

Клеевые соединения, как правило, рассчитаны на длитель­ную эксплуатацию, поэтому прогнозирование их работоспособ­ности является актуальной задачей. Способы прогнозирования поведения клеевых соединений должны основываться на испы­таниях, при которых происходит более интенсивное снижение- прочности или других характеристик соединений, чем в процес­се эксплуатации. При этом интенсификация испытаний не дол­жна отражаться на характере получаемых закономерностей.

)уппы: прогнозирование без длительного нагружения и прог — озирование с длительным нагружением [5, с. 462J. К первой )уппе относятся главным образом способы, основанные на спытании клеевых соединений в более жестких условиях, чем меющие место при эксплуатации, и сопоставлении результа- ов ускоренного и естественного старения. Это, как правило, [етоды, базирующиеся на температурно-временной и других налогиях. Наиболее широко применяют методы экстраполяции. энных, полученных при сравнительно небольших сроках испы — аний, на более длительное время. При использовании этих ієтодов нужно быть уверенным, что на протяжении всего прог — юзируемого срока закономерность изменения свойств клеевых юединений остается постоянной.

Известно несколько методов ускоренных испытаний клеевых юединений, используемых в основном в авиационной и косми — іеской технике. При этом результаты испытаний должны со­ответствовать данным, полученным после длительного хранения з естественных климатических условиях. Так, типичные цикли — їєскиє испытания, имитирующие условия хранения изделий в тропическом климате в течение 9 недель, включают выдержку при 46°С и относительной влажности воздуха 95%—в течение 2 сут., выдержку при 60 °С и относительной влажности воздуха 60% — 1 сут, отлаждение до температуры окружающей среды в течение 1 сут, выдержку при 75 °С без дополнительного воз­действия влаги — 8 ч, охлаждение до температуры окружающей среды в течение 16 ч, выдержку при 46 °С и относительной влажности воздуха 95% — 1 сут. При необходимости недельный цикл повторяют [406].

Разработан другой вид циклических испытаний, при кото­рых учитывают изменения температуры, воздействие солнечно­го света и влаги, моделируя циклическое воздействие клима­тических условий: действие света, имитирующего солнечное об­лучение,— 2 ч, действие дождя — 5 мин, сушка при 38 °С в те­чение времени, необходимого для завершения суточного цикла испытаний [131, с. 267].

Все описанные выше методы могут быть использованы толь­ко в том случае, когда клеевые соединения в реальных усло­виях работают без воздействия нагрузки, что встречается весь­ма редко.

Для прогнозирования работоспособности клеевых соедине­ний, эксплуатирующихся под нагрузкой, используют расчетные и физические методы [5, с. 261]. Расчетные методы, основанные на оценке максимальных напряжений в клеевом соединении с учетом времени релаксации и без него и сравнении этих напря­жений с прочностью, получаемой при стандартных испытаниях,
развиты пока недостаточно. Наиболее часто используют мет ды временной зависимости прочности и аналрґий. Практичен все методы временной зависимости прочности являются граф аналитическими и основаны на том, что в координатах нагру ка — lgN (где N — продолжительность испытаний, выраженн; временем или числом циклов нагружения) получают наб< кривых, которые должны быть практически параллельны. Имі одну кривую и зная уровень нагрузок, действующих на клеевг соединения в реальной конструкции, можно экстраполирова’ срок службы клеевого соединения.

Один из таких методов заключается в оценке накопленнь повреждений [89, с. 64]. При этом клеевые соединения выде] живают под нагрузкой в течение различных промежутков вр мени, а затем определяют изменение их прочности. Поскольк точность прогнозирования повышается с увеличением продо — жительности испытаний, экстраполируя кривую снижения про1 ности за 5 лет менее чем на порядок по оси времени, можн определить ожидаемую прочность даже через 25 лет эксплуата ции.

Результаты длительных испытаний клеевых и клееклепаны соединений, выполненных клеем К-153, под постоянной нагруа кой, равной 30% от исходной прочности, дают возможност прогнозировать прочность соединений на 25 лет эксплуатаци [89, с. 164]. Кривые изменения прочности клеевых соединени: под нагрузкой 30% от разрушающей состоят из двух линейны: участков; для первого из них характерно некоторое (8—12% повышение прочности, на втором участке отмечается ее моно тонное снижение. Экстраполяцию следует проводить по второ му участку. Установив ход кривой при испытании за опреде ленное время, определяют снижение прочности за требуемы! период. Кривые имеют более или менее выраженный перелом что объясняется одновременным протеканием процессов разру шения и перераспределения напряжений.

В соответствии со стандартом США ASTM D-2919—71 прі определении долговечности клеев клеевое соединение нагру­жают и выдерживают под нагрузкой при 60 °С и влажности 95—100% [407]. Затем строят график изменения прочности во времени во влажной среде. Далее получают одну точку при обычной влажности и экстраполируют кривую. Однако этот ме­тод— дорогостоящий, так как трудно поддерживать 95—100%- ную влажность воздуха.

Более простым является метод определения долговечности клеевых соединений, при которых их погружают в закрытую ем­кость с деионизированной водой, помещаемую затем в термо­стат с температурой 60°С. В этих условиях образцы выдержи­вают в течение 10—1000 ч, после чего их переносят в контей­нер с водой, имеющей температуру 60 °С, который помещают в> испытательную машину, непосредственно в которой образцы* вынутые из воды, подвергают испытаниям. Иногда образцы ис —

[ытывают при 60°С, относительной влажности 95—100% и на — рузке, составляющей 40% от разрушающей.

Зная поведение клеевого соединения при воздействии воды : температурой 60 °С в течение короткого отрезка времени, «ожно предсказать его работоспособность в течение длительно — ‘0 промежутка времени в более мягких условиях.

В работе [408] описан один из методов прогнозирования )аботоспособности клеевых соединений во влажных условиях. Іоказано, что воздействие воды при 60 °С и влажного воздуха (60°С, ф = 99—100%) одинаково влияет на изменение прочно — :тных свойств. Поэтому рекомендуется проведение ускоренных шпытаний клеевых соединений в воде при 60 °С в течение 1000 ч. Данные об изменении их прочности представляют гра­фически в полулогарифмических координатах тсд—lgt; при этом толучается линейная зависимость. Далее клеевые соединения испытывают под нагрузкой, воздействующей на них в реальных условиях, в термовлажностной камере при 60°С и <р = 99—100% цо разрушения. Получив таким образом одну точку, наносят ;е на тот же график и проводят через нее линию, параллель — зую линии, характеризующей изменение прочности клеевых соединений в воде при 60 °С.

Предложен метод испытаний, позволяющий прогнозировать стойкость клеевых соединений к воздействию внешней среды, — гак называемые торсионные испытания клеевых соединений

[409] . На примере клеевых соединений, выполненных модифи­цированными эпоксидными клеями FM-73, AF-55, BSL-313A и серийно применяемыми в авиации клеями FM-100, AF-126-2, Ридакс 775, показана возможность определения динамической характеристики — тангенса угла динамических потерь после термовлажностных испытаний [409]. Торсионные испытания позволяют повысить точность эксперимента и определить кине­тику накопления повреждений в клеевом шве, а также получить зависимость изменения модуля его сдвига от температуры.

Описан метод температурно-временной аналогии для прог­нозирования долговечности клеевых соединений под нагрузкой. Долговечность полимеров можно прогнозировать на основании уравнения Журкова. При переменных параметрах может ока­заться рациональным другой путь — применение для прогнози­рования обобщенных кривых долговечности клеевых соединений

[410] .