浮滾剝離強度試驗
一、浮滾剝離強度試驗原理
以浮滾方法對試樣施加載荷,使金屬的膠接處產生特定破裂速率所需要的力。
二、浮滾剝離強度試驗儀器設備
橡膠拉力試驗機或電子拉力試驗機,仲裁試驗以電子拉力試驗機為準。試驗機設備有夾緊撓性試片的下夾具,夾具和附件的結構應能使試樣受力時撓性金屬試片剝離部分通過夾具的中心線并和力線方向一致。此夾具中直徑為 25mm 的滾筒應能自由轉動。軸承滾筒必須保證剝離角度。
三、浮滾剝離強度試驗試樣制備
試樣由撓性試片和鋼性試片膠接而成。試樣材質,表面處理方法,膠層厚度,固化條件,個數(shù)與外觀要求均與 T 剝離強度相同。若沒有特殊規(guī)定,金屬試片的材質為 LY12CZ 鋁合金,其中撓性試片厚度 0.3mm,鋼性試片厚度為 2mm。
四、浮滾剝離強度試驗步驟
試樣制備完畢到試驗之間,試樣在試驗環(huán)境條件下的停放時間均與 T 剝離強度相同。試樣寬度與厚度用分度值為 0.01mm 的量具測量。將試樣自由端剝開約 25mm,裝入夾具中夾緊,拉伸時不應產生移動。以(100±5)mm/min 加載速度加載剝離試樣。有效剝離長度至少為 115mm。在剝離時自動繪出試樣剝離載荷曲線。
五、浮滾剝離強度試驗結果評定
在有效剝離長度內,計算剝離力,以 KN/m 表示,其計算方法除了采用 T 剝離強度求積法與等高線法之外,還可采用重量法,計算方法如下:
從記錄紙上剪下 BCEF 部分并稱出其質量,用剪下部分的質量除以事先測得的每單位面積記錄紙質量,計算出面積,再用基線長度除以剪下部分的面積,即為平均剝離力。試驗試樣為 5 個,以 5 個試樣的平均值,最大值與最小值作為結果,并注明破壞類型與數(shù)量。結果精確到小數(shù)點后一位。
六、影響因素
(1)剝離強度計算方法
關于剝離強度計算方法 GB2791-81 中規(guī)定了求積儀法與劃等高線法。另外還有讀數(shù)法與峰值法。對剝離力波動不是很大的曲線,這四種方法可以的得到相同的試驗結果.但是若曲線變動大,則應采用求積儀法處理。在計算剝離強度時,均應將剝離曲線上的第一個峰值去掉。
(2)剝離力的波動性
在理想狀態(tài)下,于一定的剝離速度下,剝離力應是恒定的,也就是說反映在剝離符合曲線圖上的剝離力是一條水平直線。然而實際測試表明,剝離力是波動的,它呈兩種圖象,一為隨機的無規(guī)方式,一為滑動黏附方式。按無規(guī)方式波動,波動力遵循高斯分布,剝離力的平均值與中間值是一樣的,而且意義明確。由于試樣無規(guī)的不完整性造成的剝離力波動。在無規(guī)波動中,破裂是連續(xù)發(fā)生,并以與試驗速率一樣的速率傳播。按滑動黏附方式波動,最大最小值之間的距離與試驗速度無關。在滑動黏附破裂時,當剝離力達到最大值,則引起膠接失效,存儲能量消耗在裂縫傳播上,其速度比試驗速度還快,當它的能量耗盡,則剝離力停在最小處。緊接著剝離力再次增大時,它又重復下 1 次破裂循環(huán),如此反復出現(xiàn)在剝離負荷曲線上則是一條清晰的鋸齒狀剝離力曲線。
(3)剝離角度
剝離角度不同,致使對膠接接頭垂直于膠接面上的作用力大小不同,因此它的剝離強度也就不同。
(4)被粘物的性質與厚度
被粘物的模量高或厚度大,膠接接頭在同樣受力時,應力分布就寬,應力集中程度也就比被粘物模量低或厚度薄的要小些,所以它的強度也要高一些。這一影響對不均勻拉伸影響也是如此。
(5)接頭尺寸
線應力接頭的寬度對剝離強度沒什么影響。而試樣長度則不一樣,當剝離試樣的膠接長度為試樣厚度的 10 倍以上,測試強度應和試樣長度無關,但當試樣比較短時,試樣長度必然會對測試強度有影響。另外,如果撓性材料不是金屬,而是黏彈性(如聚酯等),由于彎曲引起被粘體的塑性變形,則可能使剝離力和破壞能量增加。
(6)膠黏劑性質
膠黏劑的力學性能對線應力接頭強度有決定性影響。不同膠黏劑,由于它們的模量,拉伸強度與斷裂伸長率等不同,那么在剝離接頭中的應力分布及應力集中情況也不相同。為了尋求一種剝離強度高的膠,希望降低它的應力集中程度,那么就加入增韌劑如橡膠之類似組分,以降低它的模量,增加膠的伸長率。但這樣一來,由于模量降低,又使膠黏劑的內聚強度降低了。我們有時還經常遇到這種的情況,當我們使熱固化膠黏劑的交聯(lián)密度增加,亦模量增加,在一定范圍內,它的剝離強度呈上升趨勢,但達到一定模量之后,反而使剝離強度迅速降低。即使有機硅橡膠有好的彈性,它剝離接頭的應力分布又比較均勻,但是由于它的內聚強度太差(即本身的彈性模量太?。?,它不是一種好的抗剝離的膠黏劑。事實上這種膠用手都很容易地將它剝開。從上看出減少應力集中與提高內聚強度是研究抗剝離膠黏劑的一對矛盾,如能恰到好處搭配,那就會出現(xiàn)一理想的最高剝離強度。
(7)膠層厚度
試驗證明,在膠層薄時,剝離力隨膠層厚度增加而上升。厚度達到一定值時,則剝離力不再上升,這是由于厚度再增加,在膠層中出現(xiàn)缺陷的概率加大之故。
(8)試驗溫度和拉伸速度
由于剝離力的多次跳躍性變化,試驗溫度與拉伸速度影響是十分復雜的。溫度變化,由于膠黏劑的模量變化致使應力發(fā)生變化;另外溫度改變,也使膠黏劑本身的內聚強度發(fā)生變化。關于溫度與加載速度對剝離強度的影響原因與拉伸剪切強度相同。溫度的改變造成強度的變化是和膠黏劑的玻璃化轉變緊密相連的,在玻璃態(tài)各種膠黏劑的剝離強度都是極低的,在玻璃化轉變區(qū)域達最高值,之后又下降。
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