180°剝離強(qiáng)度試驗(yàn)
一、180°剝離強(qiáng)度試驗(yàn)介紹
180°剝離試驗(yàn)是測(cè)定一塊撓性材料膠接在另一塊剛性或撓性的材料上所組成的標(biāo)準(zhǔn)試樣,呈 180°剝離角剝離時(shí)的強(qiáng)度。常用的剛性材料有金屬,塑料,木材,撓性材料有金屬,橡膠,織物,塑料等。在這里只討論金屬對(duì)金屬的試驗(yàn)。
二、試驗(yàn)原理
180°剝離方法施加壓力,使金屬對(duì)金屬膠接件的膠接處產(chǎn)生特定的破裂速率所需的力。
三、儀器設(shè)備
拉力試驗(yàn)機(jī),帶有能自動(dòng)記錄剝離負(fù)荷的繪圖裝置與能夾緊試樣的夾持器。
四、試驗(yàn)步驟
(1)試樣制備
試樣制備與試驗(yàn)條件等其他要求與 T 剝離強(qiáng)度試驗(yàn)相同。剛性金屬 LY12CZ 鋁合金,厚2mm;寬 25.0mm±0.5mm,長(zhǎng) 200mm。撓性金屬 LY12CZ 鋁合金,厚 0.3mm;長(zhǎng) 350mm。膠層厚度通常﹤0.2mm,若直接制備試樣,則邊上余膠固化后必須清除,且沿寬度方向的膠接面錯(cuò)位不大于 0.2mm。試樣不少于 5 個(gè)。
(2)試驗(yàn)
試驗(yàn)條件,在試驗(yàn)室環(huán)境下停放時(shí)間,試樣自由端剝開(kāi)一定長(zhǎng)度,試樣夾持,加載速度為(100±10)mm/min,有效剝離長(zhǎng)度約為 125mm,其他規(guī)定均與 T 剝離強(qiáng)度相同。
五、結(jié)果評(píng)定
計(jì)算所有試樣的平均剝離強(qiáng)度,最小剝離強(qiáng)度,最大剝離強(qiáng)度,以及它們 5 個(gè)試樣的算術(shù)平均值。
六、180°剝離強(qiáng)度試驗(yàn)影響因素
(1)剝離強(qiáng)度計(jì)算方法
關(guān)于剝離強(qiáng)度計(jì)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(duì)剝離力波動(dòng)不是很大的曲線,這四種方法可以的得到相同的試驗(yàn)結(jié)果.但是若曲線變動(dòng)大,則應(yīng)采用求積儀法處理。在計(jì)算剝離強(qiáng)度時(shí),均應(yīng)將剝離曲線上的第一個(gè)峰值去掉。
(2)剝離力的波動(dòng)性
在理想狀態(tài)下,于一定的剝離速度下,剝離力應(yīng)是恒定的,也就是說(shuō)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(shí)際測(cè)試表明,剝離力是波動(dòng)的,它呈兩種圖象,一為隨機(jī)的無(wú)規(guī)方式,一為滑動(dòng)黏附方式。按無(wú)規(guī)方式波動(dòng),波動(dòng)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(wú)規(guī)的不完整性造成的剝離力波動(dòng)。在無(wú)規(guī)波動(dòng)中,破裂是連續(xù)發(fā)生,并以與試驗(yàn)速率一樣的速率傳播。按滑動(dòng)黏附方式波動(dòng),最大最小值之間的距離與試驗(yàn)速度無(wú)關(guān)。在滑動(dòng)黏附破裂時(shí),當(dāng)剝離力達(dá)到最大值,則引起膠接失效,存儲(chǔ)能量消耗在裂縫傳播上,其速度比試驗(yàn)速度還快,當(dāng)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(shí),它又重復(fù)下 1 次破裂循環(huán),如此反復(fù)出現(xiàn)在剝離負(fù)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(duì)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(qiáng)度也就不同。
(4)被粘物的性質(zhì)與厚度
被粘物的模量高或厚度大,膠接接頭在同樣受力時(shí),應(yīng)力分布就寬,應(yīng)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(qiáng)度也要高一些。這一影響對(duì)不均勻拉伸影響也是如此。
(5)接頭尺寸
線應(yīng)力接頭的寬度對(duì)剝離強(qiáng)度沒(méi)什么影響。而試樣長(zhǎng)度則不一樣,當(dāng)剝離試樣的膠接長(zhǎng)度為試樣厚度的 10 倍以上,測(cè)試強(qiáng)度應(yīng)和試樣長(zhǎng)度無(wú)關(guān),但當(dāng)試樣比較短時(shí),試樣長(zhǎng)度必然會(huì)對(duì)測(cè)試強(qiáng)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(zhì)
膠黏劑的力學(xué)性能對(duì)線應(yīng)力接頭強(qiáng)度有決定性影響。不同膠黏劑,由于它們的模量,拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率等不同,那么在剝離接頭中的應(yīng)力分布及應(yīng)力集中情況也不相同。為了尋求一種剝離強(qiáng)度高的膠,希望降低它的應(yīng)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(zhǎng)率。但這樣一來(lái),由于模量降低,又使膠黏劑的內(nèi)聚強(qiáng)度降低了。我們有時(shí)還經(jīng)常遇到這種的情況,當(dāng)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(nèi),它的剝離強(qiáng)度呈上升趨勢(shì),但達(dá)到一定模量之后,反而使剝離強(qiáng)度迅速降低。即使有機(jī)硅橡膠有好的彈性,它剝離接頭的應(yīng)力分布又比較均勻,但是由于它的內(nèi)聚強(qiáng)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(shí)上這種膠用手都很容易地將它剝開(kāi)。從上看出減少應(yīng)力集中與提高內(nèi)聚強(qiáng)度是研究抗剝離膠黏劑的一對(duì)矛盾,如能恰到好處搭配,那就會(huì)出現(xiàn)一理想的最高剝離強(qiáng)度。
(7)膠層厚度
試驗(yàn)證明,在膠層薄時(shí),剝離力隨膠層厚度增加而上升。厚度達(dá)到一定值時(shí),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(yàn)溫度和拉伸速度
由于剝離力的多次跳躍性變化,試驗(yàn)溫度與拉伸速度影響是十分復(fù)雜的。溫度變化,由于膠黏劑的模量變化致使應(yīng)力發(fā)生變化;另外溫度改變,也使膠黏劑本身的內(nèi)聚強(qiáng)度發(fā)生變化。關(guān)于溫度與加載速度對(duì)剝離強(qiáng)度的影響原因與拉伸剪切強(qiáng)度相同。溫度的改變?cè)斐蓮?qiáng)度的變化是和膠黏劑的玻璃化轉(zhuǎn)變緊密相連的,在玻璃態(tài)各種膠黏劑的剝離強(qiáng)度都是極低的,在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域達(dá)最高值,之后又下降。
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