ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Совместное действие длительной статической нагрузки и температуры из "Прочность и долговечность клеевых соединений Издание 2" На длительную прочность клеевых соединений большое влияние оказывает температура испытаний. Как известно (гл. 2), долговечность твердых тел, в том числе полимеров, хорошо описывается температурно-временной зависимостью (2.4), которая соблюдается в широком интервале времени — от 10 до 10 с. Однако при очень малых или больших временах могут наблюдаться отклонения от этого уравнения. [c.235] Температурно-скоростная зависимость отслаивания этих клеевых соединений, так же как соединений поливинилхлорид — стекло [52], подчиняется уравнению Вильямса — Ланделла — Ферри (ВЛФ) [51]. [c.235] Современные клеи повышенной теплостойкости имеют достаточно высокую длительную прочность, которая зависит от технологии их получения [25, 54]. Так, соединения нержавеющей стали ЗОХГСА на полиимидном клее ПБИ-1К при 20 °С под напряжением 14 МПа не разрушаются более 500 ч. При 300 °С длительная прочность характеризуется 13 ч при напряжении 10 МПа и 63 ч при 8 МПа [34]. [c.235] Отсутствие единого полюса для наиболее протяженных прямолинейных участков кривых долговечности может быть связано с изменением структурно-чувствительного коэффициента у в уравнении (8.1). Соответствующий расчет [56] показал, что с повышением температуры испытаний коэффициент у для клеевых соединений увеличивается, тогда как при одноосном растяжении полимеров наблюдается его уменьшение [58, 59]. Рост коэффициента у, возможно, обусловлен изменением соотношения процессов разрушения и релаксации, поскольку в гетерогенных системах на границе раздела фаз всегда имеется концентрация напряжений, которая зависит от температуры и величины приложенной нагрузки [10, 55]. [c.236] В ряде случаев на кривых температурной зависимости долговечности имеются участки, не подчиняющиеся уравнению (8.1). Различают два типа таких участков первый встречается в области невысоких температур и больших напряжений, а второй — в области повышенных температур и малых напряжений. Следует отметить, что участки первого типа наблюдаются при испытаниях соединений, характеризующихся значительной степенью неравномерности и неоднородности напряжений (сдвиг при растяжении), тогда как отклонения от прямой (участки второго типа) в области повышенных температур и малых напряжений имеют более общий характер и могут проявляться практически при всех видах напряженного состояния, в том числе при испытаниях на чистый сдвиг (при кручении). [c.236] Если адгезив находится в высокоэластическом состоянии (в соединениях на каучуковых клеях), то температурная зависимость длительной прЬчности, например при равномерном отрыве [48], может не иметь отклонений, характерных для жестких клеев. Следует отметить, что эти отклонения проявляются при температурах, близких к температуре стеклования. Как известно, при этих температурах увеличивается подвижность кинетических элементов макромолекул, причем действующее напряжение ускоряет этот процесс и приводит к снижению температуры стеклования. Действительно, при изучении ползучести клеевых соединений оказалось (рис. 8.6), что зависимость скорости деформации (тангенс угла наклона кривой ползучести к оси времен) от напряжения имеет резкий загиб при тех же напряжениях (0,2 Ткр) и температуре (80°С), при которых появлялся загиб кривой временной зависимости прочности. Так, при температурах ниже 80 °С скорость ползучести линейно убывает по мере снижения напряжений в соединении, а выше 80 С — практически не зависит от напряжений. При температурах выше 80°С резко увеличивается абсолютная величина деформаций при разрушении. Подобное повышение деформируемости под нагрузкой для клеевых соединений мягких материалов отмечено в [62]. [c.238] Таким образом, можно предположить, что под действием постоянной нагрузки в полимере ускоряется переход из стеклообразного состояния в высокоэластическое, что и обусловливает высокую скорость ползучести при относительно небольшой нагрузке. Деформации клеевого шва при этом быстро достигают предельных значений, и соединение разрушается. Это явление должно иметь место не только для клеевых соединений, но и для других гетерогенных систем, а возможно и для гомогенных в определенном интервале температур и напряжений. [c.239] Действительно, предполагается, что под действием напряжений происходит переход застеклованных полимеров в вынужденноэластическое состояние вследствие кооперативного перемещения сегментов макромолекул [66—68]. В клеевых соединениях этот процесс облегчается способностью полимера в клеевом шве к локальным микродеформациям [69]. [c.239] Следует отметить, что температурная зависимость длительной прочности при растяжении полиэпоксидов не подчиняется уравнению (2.4), а кажущаяся энергия активации их разрушения резко возрастает до экстремального значения в области температуры стеклования [63]. С другой стороны, расчет кажущейся энергии активации разрушения адгезионных связей в системах термопласт— сталь и эпоксидная смола — медь показал, что она зависит от фазового состояния адгезива [55]. Это показано и для термодинамически совместимых систем адгезив — субстрат [64, 65]. [c.239] Совместное действие постоянной нагрузки и температуры может существенно влиять на механизм и скорость изменения свойств клеевых соединений. Это затрудняет использование для оценки долговечности клеевых соединений метода перемножения коэффициентов, который основан на раздельном определении степени снижения прочности при действии влаги, температуры, длительной нагрузки и перемножении полученных коэффициентов и используется при определении нормативной прочности ряда конструкционных материалов (металлов, бетона, древесины). При этом предполагается, что совместное и раздельное действие различных факторов приводит к одинаковым результатам. [c.239] Сдвиг при сжатии — 15,0 6.,6. [c.239] Прямыми экспериментами показано, что метод перемножения коэффициентов дает значение прочности, отличающееся от прочности клеевого соединения при совместном действии температуры и длительной нагрузки (табл. 8.1). При э том характерно, что разница между расчетными и экспериментальными данными уменьшается по мере снижения влияния концентрации напряжений (при повышении температуры и переходе от испытаний на сдвиг при растяжении к испытаниям на сдвиг при кручении) [2, 70]. Трудность использования указанного метода подтверждается также при исследованиях других гетерогенных систем — стеклопластиков и древесно-волокнистых плит [2, 71]. Следовательно, испытания долговечности клеевых соединений следует проводить в условиях, по возможности приближающихся к естественным. [c.240] Вернуться к основной статье