Лако-красочные материалы — производство

Испытания клеевых соединений под нагрузкой можно пр< водить в статических и динамических условиях. Усталостнь: свойства при статическом нагружении определяют, измеря максимальную постоянно действующую нагрузку, которую вь держивает клеевое соединение в течение заданного промежутк времени. Клеевые соединения можно также испытывать пр воздействии циклических нагрузок [1,31, с. 267]. В табл. 5.5

5.6 приведены данные о длительной и усталостной прочност при сдвиге клеевых соединений внахлестку, выполненных ра: личными клеями [11, 20, 376].

Разрушение клеевых соединений под нагрузкой происходи в результате возникновения трещин и других дефектов. Че больше напряжение, тем меньше долговечность клеевого СОЄДІ нения. Поведение клеевых соединений под нагрузкой зависит с их конфигурации: наиболее чувствительной к усталостному ра: рушению является конструкция со сложной конфигурацие клеевого шва [381].

На примере эпоксидных клеев, модифицированных эласт< мерами, показано, что характер разрушения клеевых соедиш ший, находящихся в сложнонапряженном состоянии, определ; ется не только геометрией клеевых швов, но и толщиной ело клея [382].

При действии растягивающих и сдвиговых напряжени [383] предел микротекучести клея возрастает с увеличение амплитуды напряжений от 5 до 11 МПа; при дальнейшем рост амплитуды напряжений предел микротекучести остается б( изменений. Модуль сдвига, наоборот, при росте амплитуды ні пряжений в тоїм же интервале уменьшается, а затем практичі ‘Ски не меняется. При увеличении сдвиговой нагрузки наблюд: ется увеличение потерь механической энергии. При снятии на рузки некоторые свойства клеевых соединений со времене восстанавливаются. Предложен механизм, объясняющий пр« цессы разрушения и восстановления адгезионных связей, npej іполагают [383], что особенности поведения клеевых соединени на эпоксидных клеях при механическом нагружении обусловлі ны разрушением как химических связей в полимерной цепи, тг и межмолекулярных связей, причем существенную роль играк также конформационные превращения в макромолекула скольжение цепей друг относительно друга и т. д.

Поведение клеевых соединений под нагрузкой определяете химической природой клея и его свойствами. Так, между стру турой эпоксидных смол различной степени олигомеризащ (смолы марки Эпикот 828, 834, 1001, 1004, 1/007 с молекулярне

іассой 380—2900), отвержденных 4,4/-диаминодифенилметаном іри 80 °С в течение 2 ч и при 180 °С в течение 6 ч [384], и уста — юстными свойствами клеевых соединений существует опреде — іенная корреляция [384]. С увеличением степени олигомериза — ши увеличиваются усталостная прочность клеевого соединения [от 0,5 до 3,6 МПа), прочность при отслаивании (»в 1,7 раза), удлинение при разрыве (от 6,9 до 9%), но снижается темпера — ура стеклования (от 176 до 111 °С), уменьшаются плотность чиивания полимера и модуль сдвига клея.

На поведение клеевых соединений при эксплуатации влияют і упруго-эластические свойства клея. На примере клеевых сое­динений алюминиевых сплавов с двойной нахлесткой, выпол — іенньїх эпоксидными клеями двух типов (хрупким и эластич — шм), проведен анализ внутренних напряжений, возникающих } клеевом соединении. Наиболее высокие напряжения в клее — юм шве возникают у краев нахлестки, где и начинается разру — иение. В случае хрупкого клея соединение не способно выдер — кать эти напряжения, поэтому швы, выполненные хрупким клеем, разрушаются быстрее, чем эластичным. Клеевые соеди­нения на эластичном клее, пластифицированном каучуком, не­смотря на более низкую исходную прочность при сдвиге, имеют в 2 раза более высокую длительную прочность (под нагрузкой) по сравнению с соединениями на хрупком клее [385].

Важным фактором, определяющим длительную прочность клеевых соединений, является не только модуль упругости клея, но и различия в коэффициентах термического расширения клея и склеиваемых материалов. При склеивании материалов, зна­чительно различающихся по коэффициенту термического рас­ширения, целесообразно применять клеи с низким модулем упругости. Дефекты поверхности, способствующие образованию пузырьков воздуха в соединении на границе клей — металл, приводят к появлению высоких локальных напряжений, снижа­ющих прочность клеевых соединений [386].

Известно, что при одновременном действии атмосферных факторов и механической нагрузки на клеевые соединения они

Рис. 5.10. Изменение прочности КЛ£ вых соединений, выполненных рг личными клеями, при одновременш воздействии на них атмосферных фа торов (в условиях субтропиков) нагрузки, составляющей 30% от и

не просто суммируются, а часто усиливают воздействие др] друга [357, 387]. Поэтому для прогнозирования свойств клеєві го соединения и при выборе клея для конкретных изделий н< обходимо располагать сведениями о поведении клеевых соеді нений при одновременном воздействии на них комплекса эк плуатационных факторов. При исследовании поведения соеді нений типа болт — гайка, выполненных эпоксидным клеем г основе смолы Epilox EG34, при одновременном длительном во. действии нагрузок 1; 3 и 4,5 МПа и агрессивной среды (масл Einheisol 36) либо смеси охлаждающей жидкости Fluid KC-S или эмульсии Emultol В с водой, установлено 1[388], что исхо, ная прочность клеевых соединений, как правило, сохраняете или незначительно снижается после 2 лет хранения. Повыш< ние температуры масла до 70 °С не оказывает отрицательної влияния на прочность клеевых соединений.

Одновременное воздействие атмосферных факторов в раї онах с субтропическим климатом и нагрузки на клеевые соеді нения, выполненные фенолокаучуковыми клеями ВК-32-200 ВК-25, эпоксидным клеем холодного отверждения ВК-9 и зпої сидными пленочными клеями ВК-31 и ВК-41,, приводит к боле существенному изменению их прочности, чем при раздельно воздействии этих факторов [73, с. 66]. Наиболее подвержен разрушению клеевые соединения, выполненные эпоксидны клеем холодного отверждения ВК-9. Уже после 1 мес. испыт; ний под нагрузкой, составляющей 20% от разрушающей, на( людается разрушение клеевых соединений. В течение годі эксплуатации в указанных условиях клеевые соединения сохр; нили достаточно высокую прочность (12 МПа) только под н; грузкой, составляющей 5% от разрушающей.

При испытании клеевых соединений, выполненных фенолі каучуковыми клеями, по мере увеличения нагрузки интенеш ность снижения прочности увеличивается. Особенно значителі ное снижение прочности отмечается в первые 3 мес. испытани:

Выдержка клеевых соединений, выполненных высокопро1 ными эпоксидными пленочными клеями ВК-31 И ВК-41, в теченг 3 лет под нагрузкой 30% от исходной разрушающей приводи к снижению их прочности соответственно на 18 и 20%, в л

зремя как прочность образцов, выдержанных в аналогичных условиях без нагрузки, практически не изменяется (рис. 5.9).

Выдержка клеевых соединений из алюминиевых сплавов и зтали, выполненных различными клеями, под нагрузкой при 30°С и 100%-ной относительной влажности воздуха до разру — дения показала, что долговечность соединений возрастает, если )ни выполнены клеями, отверждаемыми при повышенных тем — іературах, что объясняется высокой степенью сшивания поли­лера [389].

В качестве критерия долговечности клеевых соединений іредложена обобщенная диаграмма, построенная в координатах температура — напряжение — химическая активность [390].