Лако-красочные материалы — производство

Для конструирования клеевых сое­динений необходимо знать их расчетные характеристики (нормативное сопротивление при различных видах загру — жения, коэффициенты длительности действия нагрузки, однородности, динамических воздействий и др.). Число­вые значения расчетных характеристик зависят от приня­того метода расчета. Существует два метода расчета: по допускаемым напряжениям и по предельным состояниям. Основой расчета по допускаемым напряжениям является назначение коэффициента запаса к пределу прочности, учитывающего всевозможные отклонения в свойствах ма­териала, соединения и в работе конструкций. Этот метод имеет недостатки, поэтому строительные конструкции рассчитывают по предельным состояниям — методу, раз­работанному в СССР и являющемуся более прогрессив­ным по сравнению с методом расчета по допускаемым напряжениям.

Предельным состоянием считается такое, за предела­ми которого соединение теряет несущую способность или в нем развиваются деформации, исключающие дальней­шую эксплуатацию сооружения, конструкции, узла. В со­ответствии с этим различают предельные состояния по прочности (несущей способности) и по деформа­циям. Предельное состояние по прочности характери­зуется тем, что усилия или напряжения в клеевом соеди­нении достигают расчетных значений, установленных для Данного вида соединения, клея, материалов и т. п.

В отличие от метода расчета по допускаемым напря­жениям предельное состояние клеевого соединения по прочности характеризуется его длительным сопротивле­нием, а не пределом прочности, определенным при крат­ковременном нагружении. Минимальное вероятное зна­чение длительного сопротивления малых стандартных образцов называется нормативным сопротивле­нием. В зависимости от свойств материала могут быть использованы различные методы определения его норма­тивного сопротивления: либо непосредственно длитель­ным нагружением, либо обработкой данных кратковре­менных испытаний с учетом деформируемости образцов. Ввиду сложности получения большого объема данных длительного нагружения, необходимых для статистичес­кой обработки, обычно определяют минимальный вероят­ный предел прочности при кратковременном машинном нагружении. Дополнительно серию аналогичных образ­цов испытывают длительной нагрузкой и затем, сравнивая показатели прочности при длительном и кратковре­менном нагружении, определенные при строго одинако­вых температурно-влажностных условиях, выводят ко­эффициент длительного сопротивления. При этом возможно несовпадение вариационных коэф­фициентов длительного и кратковременного сопротив­ления, что влечет за собой некоторую погрешность в определении коэффициента длительного сопротивле­ния.

Как показывает опыт, коэффициент длительного со­противления зависит от свойств основного полимера в со­ставе клея, наличия в клее дополнительных высоко — или низкомолекулярных компонентов, свойств склеенных ма­териалов, вида напряженного состояния (едвиг или от­рыв), характера разрушения (адгезионного или когези — онного), толщины клеевой прослойки и других факторов. Коэффициент длительного сопротивления соединений на полиэфирном и полиуретановом клеях равен 0,5—0,55, на эпоксидных клеях 0,3—0,35, на феноло-формальдегид­ных 0,35—0,45, на каучуковых 0,1—0,2. Так как значения коэффициента длительного сопротивления соединений на(, термопластичных клеях невысоки, эти клеи не применя­ют для конструкций, подверженных длительному на — гружению. Нормативные сопротивления таких соеди­нений весьма малы, поэтому размеры соединения и, следовательно, вес конструкций оказались бы завышен­ными.

. Рассеяние показателей прочности соединения, завися­щее от свойств клея, технологии склеивания, геометрии соединения и т. п. учитывается коэффициентом од­нородности.

Нормативное сопротивление, умноженное на коэффи­циент однородности, дает величину расчетного сопротивления:

R-k0RH, (VII, 1)

Где R— расчетное сопротивление, кГ/см2; RB— норматив­ное сопротивление, кГ1см2 K0 — коэффициент однород­ности.

В применении к строительным материалам коэффици­ент однородности учитывает изменение сопротивле­ния при переходе от образцов к самим конструкциям в связи с увеличением влияния дефектов, устраняемых в образцах, изменением геометрии нагружения в эксплуа­тационных условиях и др.

В применении к клеевым соединениям коэффициент однородности учитывает главным образом влияние тех­нологических параметров: режима приготовления, нанег сения и отверждения клея, подготовки поверхности к склеиванию, температурно-влажностных условий в мо­мент склеивания, а также способа испытания образцов и методики их механического разрушения в испытательных машинах.

Коэффициент однородности определяется поформуле

^-^tST— (vii-2>

Где K0 — коэффициент однородности; V — коэффициент изменчивости, %; T — показатель доверия.

Как уже отмечалось, показатель доверия зависит от степени ответственности соединения, от требуемой надеж­ности конструкции. Для силовых (нагруженных) соеди­нений, от которых зависит несущая способность конструк­ции, f=3, что соответствует надежности 0,999.

Необходимо помнить, что такая зависимость показа­теля доверия от требуемой надежности закономерна толь­ко при распределении показателей прочности по кривой нормального распределения (кривой Гаусса, см. рис. 53). На практике же часто распределение прочности клеевых соединений отклоняется от этой кривой ввиду разнооб­разия факторов изменчивости. В этих случаях лучше ис­пользовать другие известные из теории математической статистики законы распределения. Однако в применении к клеевым соединениям этот вопрос еще достаточно ши­роко не изучался.

В отличие от образцов цельнопластмассовых изделий, коэффициенты однородности которых, независимо от при­роды полимера, вида и количества наполнителя и других структурных факторов, близки между собой (£о=0,7— 0,8), однородность клеевых соединений зависит от адге­зионных свойств и природы полимера, степени наполне­ния, режима отверждения, подготовки поверхности, толщины шва, свойств склеиваемых материалов и Других причин (нередко субъективного свойства). В связи с этим коэффициент однородности клеевых соединений оказыва­ется, как правило, ниже чем у цельнопластмассовых об­разцов или отливок клея. В соединениях металлов на эпоксидных клеях при оптимальных режимах склеива­ния ^о—0,3—0,75, древесины на феноло-формальдегидных клеях Ko=0.5—0,65, стеклопластиков на полиэфирных клеях £о=0,35—0,70, пенопластов на каучуковых клеях kQ=0,05—0,40.

Величина расчетных сопротивлений зависит от свойств основного компонента синтетического клея, вида напряженного состояния (сдвиг или отрыв), свойств склеиваемых материалов и т. п. Как правило, расчетные сопротивления при отрыве выше, чем при сдвиге. Напри­мер, для соединений металлов на эпоксидно-тиоколовом клее К-153 они соответственно равны 85 и 20 кГ/см2, для соединения стеклопластиков на полиэфирном клее ПН-1 60 и 15 кГ/см2, алюминия на полиуретановом клее ПУ-2 90 и 50 кГ/см2, алюминиевых сплавов на феноло-формаль — дегидном клее БФ-2 60 и 30 кГ/см2. В соединениях древе­сины, пластиков и других анизотропных материалов рас­четное сопротивление при отрыве может быть ниже, чем при сдвиге. Например, для сосны, склеенной клеем КБ-3, расчетные сопротивления при отрыве и сдвиге равны со­ответственно 10 и 20 кГ/см2.