Диссертация (1173120), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Величинасреднеквадратического отклонения для клея МС-1 в 3 раза меньше, чем для клеяТеплак-2П, что позволяет при прочих равных условиях отдать именно этому клеюпредпочтение. Этот клеевой материал позволяет получать клеевые соединения сбольшей прочностью.77а)б)Рисунок 3.3 – Гистограммы распределения значений прочности для клеев марокТеплак-2П (а) и МС-1 (б)Такимобразом,использованиеклеяМС-1являетсяболеепредпочтительным и поэтому именно этот клеевой материал выбран для78дальнейших испытаний при определении наиболее рациональной технологиисклеивания.Эксплуатационные свойства клеевых соединений оценивались по ихстойкости в различных рабочих средах.
В качестве таких рабочих сред быливыбраны: вода, 5% водный раствор NaCl (аналог антигололедного реагента) имашинное масло. Выдержка проводилась при комнатной температуре в течение60 дней. Стойкость оценивалась по величине коэффициента сохранения свойств(табл.
3.5).Таблица 3.5 – Значения коэффициентов сохранения свойствМарки клеевПосле выдержки вПослеПосле выдержки вводевыдержки вмасле5% водномрастворе NaClЛетек0,850,820,93Теплак-2П0,90,871МС-10,910,90,95ВК-90,950,931К-3000,980,961Betamate-2096111Justant-PAK0,850,810,93Данные, приведенные в табл. 3.5 были получены путем проведения полногофакторного эксперимента. Для клея марки МС-1 была построена матрицапланирования 22 для двух факторов: продолжительность выдержки в воде (Х1) итемпература (Х2). В качестве основного уровня для фактора Х1 выбран сроквыдержки 45 дней, интервал варьирования Х1=15.
В этом случае значенияверхнего и нижнего уровней будут равны 30 и 60 дней соответственно. В качествеосновного уровня для фактора Х2 выбираем температуру 40С, интервал79варьирования Х1=20. Значения верхнего и нижнего уровней будут равны 20 и 60соответственно. Матрица планирования эксперимента для этих двух факторов иполученные экспериментальные результаты приведены в табл. 3.6. Для каждогоопыта были проведены по пять измерений и найдено среднее значение.Таблица 3.6 – Матрица планирования эксперимента№Х1Х2YiYсропытаОбщая форма записи матрицы планирования1++2+-3-+4--Реализация матрицы планирования эксперимента160603,0; 3,5; 2,3; 2,4; 2,72,78260204,4; 4,8; 4,2; 3,9; 4,34,32330603,1; 3,3; 2,8; 2,4; 2,62,84430204,7; 4,9; 3,6; 4,1; 4,44,34Как видно из полученных экспериментальных данных, все исследуемыеклеевые материалы характеризуются высокой стойкостью к длительномувоздействию машинного масла, воды и 5% водного раствора NaCl.
По сравнениюс эпоксидными клеями, клеи-расплавы несколько теряют свои свойства, но этипотери не превышают 10%.Для исследования упругих характеристик клеев-расплавов (модулейупругости Е' и потерь Е'') использовали метод динамомеханического анализа. Всеиспытания проводили на приборе DMA 242 E Artemis в диапазоне температур от+20С до +100С при режимах в соответствии с рекомендациями, изложенными вработах [5, 9, 67]: частота колебаний 1 Гц, амплитуда 50 мк, динамическая сила 1080Н, статическая сила 0,5 Н, скорость подъема температуры 1 К/мин.
По сравнениюс принятыми для полимеров режимами нагрева [59, 67] скорость подъематемпературы была снижена с 3-5 К/мин до 1 К/мин, что позволяло проводитьиспытания в более равновесных условиях и сравнить между собой модули всехисследуемых марок клеев (и термопластичных и термореактивных).Образцы для испытаний представляли собой бруски, размером 150х10х10мм. В исходном состоянии все исследованные клеи-расплавы представляли собойгранулы, которые засыпали в форму, далее в термошкафу их расплавляли притемпературах плавления, значения которых для каждого клея приведено в табл.3.1. После полного расплавления образцы вместе с формой вынимали изтермошкафа и охлаждали при комнатной температуре. После полного охлажденияобразцов проводили их механическую обработку (фрезерование и зашкуривание),что позволило получить образцы одного размера.
Результаты испытаний клеевыхматериалов методом динамомеханического анализа (ДМА) в исходном состояниии после выдержки в воде в течение 100 суток, приведены в табл. 3.7 [10, 20, 43].При повышении температуры до +50С значения модулей упругости дляклеев-расплавов составило от 2540 МПа (для клея марки Летек) до 4200 МПа и4240 МПа для клеев-расплавов марок Теплакс-2П и МС-1 соответственно.Как видно из полученных данных, модули упругости клеев-расплавов марокТеплакс-2П и МС-1 близки между собой и приблизительно на 32% выше, чем уэпоксидного клея, который традиционно используется при клееклепаннойтехнологии.81Таблица 3.7 – Результаты испытаний клеевых материалов методомдинамомеханического анализа (ДМА)СвойстваМарки клеев-расплавовЛетекМодуль упругости, МПа,при температуре, С+20+50+80+100Модуль потерь, МПа, притемпературе, С+20+50+80+100Модуль упругости, МПа,при температуре, С послевыдержки в воде в течение100 суток:+20+50+80+100Модуль потерь, МПа, притемпературе,Спослевыдержки в воде в течение100 суток:+20+50+80+100Теплакс2ПМС-1Betamate-2096283025401860970480042002400480488042402460510325031203000191098012502460297025702810412023002600284041502320152014502100130024602350165090046603900225056047003960230060031502900272021001470145031302540298036204440310030203670448031501670155022401800823.3.
Экспериментальное исследование прочностных свойств клееклепанныхсоединений с различными типами клеевДалее в работе были проведены механические испытания клееклепанныхсоединений. Испытания на сдвиг (срез) проводят на испытательных машинахсогласно ГОСТ 28840-90. Данный ГОСТ позволяет проводить испытания на сдвиги растяжение образцов, а так же измерять величину нагружения с предельнодопускаемой погрешностью в районе ±1% от измеряемой нагрузки. Схемаобразцов для проведения механических испытаний, общий вид устройства дляиспытаний и фото образцов до, в процессе испытаний и после показаны на рис.3.4, 3.5 и 3.6. Как видно из рис.
3.5 (б) на клиновой губке захвата имеются риски сшагом в 1 см, позволяющие наиболее точно устанавливать образцы в захваты имаксимально исключить смещение оси образца относительно оси сдвига.Размеры образцов составляли 100х20 мм, что соответствовало ГОСТ 699666 (см.
рис. 3.4).а)б)Рисунок 3.4 – Внешний вид клепанных (а) и клееклепанных (б) образцов дляпроведения испытаний83Изготовлениеобразцовпроизводилосьстрогопотехническойдокументации на клей, смещения и искривления склеиваемых плоскостей недопускались.Образцы изготавливались с различными типами клеев и самопробивнымизаклепками.Дляоценкивлияниякачестваподготовкиповерхностинапрочностные свойства клееклепанных соединений, при проведении испытанийкаждой марки изготавливались клеепанные образцы без предварительнойподготовки поверхности и с подготовкой поверхности.
Количество образцов содной маркой клея составило 4 штуки (по 2 образца без обработки поверхностипод склеивание и по 2 образца с обработанной поверхностью под склеивание), чтодополнительно позволило оценить влияние качества подготовки поверхности напрочностные свойства клееклепанных соединений.Испытания проводились согласно ГОСТ 28840-90 на испытательнойразрывной машине Tiratest 2300 с предельной разрывной нагрузкой в 10 т.Проведение испытаний проводилось по следующей методике: заранееподготовленный образец устанавливают в специальные зажимы испытательноймашины, при этом продольная ось образца должна совпадать с осью приложениянагрузки и осью губок, зажимающих образец. Суть испытания заключается впостепенном увеличении нагрузки на образец до полного разрушения соединенияобразца.
Движение зажима машины происходило со скоростью от 10 до 20мм/мин. Наличие программного обеспечения позволяло фиксировать нагрузку вовремени, вплоть до момента разрушения. Полученные результаты приведены втабл. 3.8.На основании проведенных испытаний можно сделать вывод, чтонаибольшей прочностью на сдвиг (срез) обладают соединения с применениемэпоксидных клеев, в то время как клеи-расплавы на данный момент значительноуступают по прочности. Однако, все исследуемые клеи-расплавы обеспечилиувеличение прочности более чем на 13 % по сравнению с традиционнымклепаннымсоединением.Наименьшийприростпрочностииспользовании клея марки Теплак-2П, наибольший для клея МС-1.полученпри84а)б)в)г)Рисунок 3.5 – Схема (а) и фото закрепления образцов (б) и фото образцов без клея(в) и с клеем (г) в процессе испытаний: 1 – образец; 2 – клиновая губка; 3 – корпусголовки; 4 –тяга85Таблица 3.8 – Результаты определения средней максимальной нагрузки на сдвиг(срез) для заклепочных и клееклепанных соединений с различными маркамиклеевСредняя max нагрузка на сдвиг (срез), кгсТехнологияМарка используемого клеянанесенияБез клеяПМЛетекТеплакс-2ПМС-1Justant-Betamate-PAK2096Безподготовкиповерхности320300322320520330325330329550251Сподготовкойповерхностиб)а)Рисунок 3.6 – Форма клееклепанных образцов до (а) и после (б) проведенияиспытаний на сдвигКлей марки Летек при проведении дополнительной технологическойоперации, связанной с очисткой склепываемых поверхностей, также позволилполучить большие значения прочности, однако в реальном авторемонтном86производстве проводить такую технологическую операцию сложно (или даже невозможно).Такимобразом,наоснованиипроведенныхисследованийнаилучшими прочностными характеристиками обладает отечественный клейрасплав марки Теплак-2П.Дальнейшая оценка качества клеев-расплавов марок Летек, Теплакс-2П,MC-1 и Justant-PAK в клееклепанном соединении использовалась такая же, как ив разделе 3.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
