Лабораторна робота № 16 Дослідження властивостей клеєних з’єднання
Тривалість 2 год
Мета роботи: |
Набути навичок для визначення міцності клеєного з’єднання. |
16.1 Основні теоретичні положення
16.1.1 Методи випробування механічної міцності клейових з'єднань
При іспиті міцності клейових з'єднань розглядають клейовий прошарок і принаймні два елементи, що з'єднуються. Тому для визначення міцності клейових з'єднань користаються спеціально розробленими методами. При цьому крім величини міцності фіксують характер руйнування, оглядаючи обидві частини, досліджуваного зразка. Розрізняють наступні види руйнування: по матеріалу, що склеюється; по клею; по границі розділу клею — матеріал, що склеюється; по захисному покриттю; по границі розділу матеріалу, що склеюється— ґрунт.
За характером навантаженості розрізняють три основних види іспитів міцності клейових з'єднань: при зсуві (напруги в клейовому шві головним чином дотичні до поверхні склеювання); при відриві (переважно нормальні напруги); при віддирі (відшаровування, розшаровування, нерівномірному відриві), коли напруги розподіляються в кожен момент по лінії, перпендикулярній напрямку навантаженості і розташованої поблизу краю шва.
16.1.2 Міцність при зсуві
Для іспиту клейових з'єднань при зсуві можна застосовувати різні схеми навантаженості: розтягання зразка, стиск, кручення чи вигин. Найбільш поширені стандартні Методи іспитів міцності на зсув при розтягу.
Рисунок 16.1– Схема взірців при випробуванні на зсув
Для клейових з'єднань металів передбачається іспит на зсув розтяг зразків у виді двох пластин розміром 2 20 60 мм, склеєних між собою з одинарним нахлестом довжиною 15 мм (мал.). Зразки встановлюють на іспитовій розривній машині відповідної потужності таким чином, щоб відстань між затисками складало 50 ± 2 мм, а нахлест зразка розташовувалася між затисками симетрично. Повздовжня вісь зразка повинна збігатися при іспиті з напрямком зусилля, що розтягує. Іспит проводять при швидкості руху затиску, що навантажує, 10 мм/хв до руйнування зразка. Руйнівне напруження при зсуві визначають за формулою:
,
де Р — руйнівне навантаження, кгс; F — площа склеювання, см2.
Метод визначення міцності при зсуві клейових з'єднань металів можна застосовувати також для іспитів з'єднань склопластиків, композиційних і інших листових конструкційних матеріалів,
16.1.3 Міцність при рівномірному відриві
Міцність при відриві визначається головним чином на зразках стикових з'єднань, що мають циліндричні частини, що склеюються, тому що це забезпечує найбільш рівномірний розподіл напруг по площі склеювання.
Для клейових з'єднань металів передбачає склеювання циліндричних зразків-грибків діаметром 25 мм (рис.). Діаметри грибків, що склеюються, не повинні відрізнятися більш ніж на 0,1 мм, а взаємний зсув при склеюванні, не повинен перевищувати 0,2 мм. Зразки встановлюються на розривну машину в пристосуванні, що забезпечує їхнє центрування щодо розтягуючого зусилля. Іспит проводять при постійній швидкості руху затискача 10 мм/хв.
Рисунок 16.2– Схема взірців при випробуванні на відрив
Аналогічні зразки і методику іспитів використовують для визначення міцності при відриві з'єднань металу з твердими теплоізоляційними й іншими неміцними матеріалами. У цьому випадку між двома металевими грибками вклеюють кружки діаметром 60 мм, виготовлені з неметалевого матеріалу.
16.1.4 Міцність при віддирі (відшаровуванні)
Іспиту на віддир (відшаровування) полягає у відділенні гнучкого елемента з'єднання, приклеєного до іншого гнучкого чи більш твердого елементу. Зразок навантажують під кутом 90 чи 180°.
Міцність на кутовий віддир (відшаровування під кутом) для з'єднань металів визначають на зразках, скл*еєних із двох смуг товщиною 0,5 мм, розміром 30 130 мм і ділянкою склеювання довжиною 100 мм. Несклеєні кінці смуг (30 мм) відгинають вручну під кутом 90°, закріплюють у затиски іспитової машини і випробують при розтяганні зі швидкістю 20—25 мм/хв. При цьому визначають середнє погонне віддираюче зусилля в кгс/см ширини зразка.
16.1.5 Будова розривної машини
Розривна машина складається із рами 1, динамометра 2, відтягуючого гвинта 3 та досліджуваного взірця 4 (рис.16.3).
Рисунок 16.3- Будова розривної машини
Досліджуваний взірець після склеювання закріпляють на основі і приєднують до заздалегідь завернутого відтягуючого гвинта через динамометр. Після цього гвинт викручують із постійною швидкістю, слідкуючи за показами динамометра.
16.2 Завдання на роботу
Провести склеювання взірців згідно із номер за списком, що визначається залишком від ділення на 3: 0- міцність на зсув; 1- міцність на відрив; 2- міцність на віддир. Визначити міцність клеєного з’єднання за допомогою розривної машини.
16.3 Порядок виконання роботи
Підготувати взірці для дослідження клеєного з’єднання на зсув, рівномірний відрив і на віддир.
Встановити підготовлені взірці в розривну машину.
Провести дослідження міцності клеєного з’єднання в кожному із випадків.
Зробити висновок про міцність з’єднання.
16.4 Контрольні запитання
На якому явищі базується процес склеювання ?
Які властивості має інструментальний клей ?
Як впливають на клеєне з’єднання динамічні навантаження ?
Яка сила більша на зсув чи на розрив ?
Як поділяються клеї за теплостійкістю ?