Таким методом измеряют адгезию клеев к металлам, дереву и стеклу

 

В образцах типа грибков и крестовин под действием нагрузки возникают сложные и неоднородные напряжения.

Адгезив растягивается сильнее, чем субстрат, и в большей степени подвергается поперечному сжатию. Вследствие этого возникают сдвиговые напряжения. Результирующие напряжения в слое адгезива оказываются неодинаковыми в различных местах площади контакта.

Кроме того, растягивающее усилие не всегда прикладывается точно по оси образца. Все это вызывает наряду с отрывом появление расслаивания.

Более равномерного распределения напряжений можно добиться увеличением длины цилиндрического образца и уменьшением площади склеивания.

Особенно велика неоднородность напряжений в образцах типа крестовины (изгиб брусков), что требует применения более массивных брусков.

Есть и другие методы определения адгезии, например, метод скрещенных нитей, метод штифтов – рис.7

Рисунок 7. Определение адгезионной прочности методом скрещенных нитей (а) и штифтов (б)

Метод скрещенных нитей, в котором две кварцевые нити, покрытые пленками полимеров, приводятся в контакт, а затем отрываются друг от друга, позволяет измерить работу отрыва, по которой судят об адгезии. Этот метод оказался весьма эффективным для изучения кинетики прилипания тел в самых различных условиях.

Метод скрещенных нитей основан на том предположении, что имеет место точечный контакт (поскольку применяются нити диаметром 20--100 мк) и нарушение контакта происходит мгновенно по всей площади путем равномерного отрыва.

В действительности получить точечный контакт не удается, а определить истинную площадь контакта не представляется возможным. Это является одной из причин плохой воспроизводимости результатов. В тех случаях, когда адгезив и субстрат после приведения их в контакт подвергают полимеризации, вулканизации или какому-либо другому необратимому химическому превращению, этот метод вообще неприменим.

Впервые метод штифтов был разработан для определения сцепляемости электролитических осадков металлов с основой, а затем использован для определения адгезии полимерных покрытий к металлам.

Сущность метода сводится к следующему. В планке-подложке прямоугольного сечения просверливаются отверстия, в которые вставляют цилиндрические или конические штифты по скользящей посадке. Торцы штифтов шлифуются вместе с планкой, затем на эту плоскость наносится покрытие. После формирования покрытия штифты выдергиваются (рис. 7 б).

Однако метод штифтов может оказаться непригодным при использовании покрытий в виде растворов с низким поверхностным натяжением: трудно будет избежать затекания раствора в зазор между штифтом и стенкой отверстия. Кроме того, пленка покрытия должна обладать определенной механической прочностью, чтобы не произошло вместо отслаивания штифта разрушения пленки.

 

Методы сдвига

Сдвиговые (касательные) напряжения в адгезионных соединениях создаются растяжением или сжатием (рисунок 8, 9)

Рис.8 Схемы испытаний адгезионных соединений на сдвиг с растяжением: а) односторонний шов внахлестку; б) двусторонний; в)односторонний шов внахлестку с накладкой; г) двусторонний шов с накладкой; д) склеенный шов

Этим методом (рис.8) измеряют адгезию металлов, древесины, пластмасс, а также резины к резине и металлам.

Установлено, что разрушающее напряжение не зависит от ширины образца, но линейно зависит от его длины до некоторого предела. При дальнейшем увеличении длины образца разрушающая нагрузка стремится к постоянной величине.

Причина этого заключается в концентрации напряжений у концов образца, вызванной разностью деформаций склепных элементов и их изгибом.

Рис. 9. Схема испытаний адгезионных соединений на сдвиг сжатием: а, б) плиточные материалы одно- и двустороннего соединения; в, г) соединение цилиндра и стержня

Испытание клеевых соединений на сдвиг (срез) под действием сжимающих нагрузо к (рис. 9) наиболее характерно для соединения материалов значительной толщины.

Перед методами растяжения и сжатия существенное преимущество имеет метод испытания на сдвиг при кручении образцов (рисунок 10). При кручении возникает чистый сдвиг без отрывающего усилия.

Рис. 10. Схемы испытаний клеевых соединений на сдвиг при кручении:

а-- соединение прутков встык; б-- соединение труб внахлестку; в--соединение прутка с трубой внахлестку; г-- соединение труб встык.