膠粘劑剪切試驗
單純剪切應(yīng)力是平行于粘接面所產(chǎn)生的應(yīng)力。單搭接剪切試件不能代表剪切,但卻很實用,制作比較簡單,測得的數(shù)據(jù)有實用價值、重復性好。
剪切試驗是很普通的試驗(對比下列的幾種試驗),因其試件制備容易,且?guī)缀涡螤詈筒僮鳁l件對很多結(jié)構(gòu)膠粘劑都適用。與拉伸試驗一樣,剪切試驗的應(yīng)力分布也是不均勻的,破壞應(yīng)力是按常規(guī)方法將負荷除以粘接面積而得膠層里承受的最大應(yīng)力要比平均應(yīng)力高得很多。膠層受到的應(yīng)力與純剪切不同。粘接的剪切接頭的破壞形式與膠層厚度和被粘物的剛度有關(guān)有時以剪切破壞為主,有時以拉伸破壞為主。
目前所用的剪切試驗方法,除了ASTMD1002之外,還有ASTMD3163,它與ASTMD1002相比,構(gòu)形幾乎相同,只是厚度不同。該方法解決了膠粘劑易從邊緣擠出來的問題ASTMD3165(層壓復合的膠粘劑們拉伸剪切強度測試方法)說明了如何制備試件來測定夾層結(jié)構(gòu)的拉伸剪切強度。
雙搭接剪切試的標準為ASTMD3528(雙搭接粘接接頭拉伸剪切強度測試方法),其優(yōu)點是受力比較均衡。從而減小了單搭接試驗中的劈裂應(yīng)力和剝離應(yīng)力。但也帶來了新的問題:測試時兩個或更多的膠層同時受力,比較試驗就可能復雜化。
壓縮剪切試通常也用ASTMD2182(金屬對金屬粘接壓縮剪切強度測定方法)對試件與搭接剪切的相似性和壓縮剪切試驗設(shè)備進行了說明。ASTMD905(粘接接頭壓縮剪切強度測試方法)是測定木材(硬木等)剪切強度的試驗。ASTME229是測定扭轉(zhuǎn)剪切強度和扭轉(zhuǎn)剪切模量的試驗。如果試件合適,且加荷時同心度良好,則在E229中膠層比搭接剪切試驗應(yīng)力分布更均勻。
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膠粘劑拉伸試驗
單純拉伸試驗是負荷作用垂直于膠層平面并通過粘接面中心的試驗。ASTMD897粘接接頭拉伸強度測試方法是保留在ASTM中有關(guān)膠粘劑最古老的方法之一。對于試驗所用試件和夾具的制作必須給予重視。
由于設(shè)計不妥,試驗時會產(chǎn)生邊緣應(yīng)力,有很大的應(yīng)力集中,所得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)進行類推求算不同。粘接面積或不同構(gòu)形接頭的強度很可能是不真實的。因此,D897已被D2095(條型和圓棒試件拉伸強度測試方法)所代替。這種試件按照ASTMD2094(粘接試驗中條型和圓棒試件的制備)標準制作,很容易調(diào)整同心度。
如果正確地制作試件和進行試驗,便能較精確地測定拉伸粘接強度。拉伸試驗是評價膠粘劑最普通的試驗。盡管是有經(jīng)驗人員設(shè)計的接頭,也不能保證加荷時完全是拉伸形式。大多數(shù)結(jié)構(gòu)材料都比膠粘劑的拉伸強度高。
拉伸試驗的優(yōu)點之一是能得到最基本的數(shù)據(jù),如拉伸應(yīng)變、彈性模量和拉伸強度。
對拉伸試驗的應(yīng)力分布進行了分析,發(fā)現(xiàn)除非是當膠粘劑與被粘物的模量相匹配時,應(yīng)力在整個試件里的分布是不均勻的。這種模量的差異造成了剪切應(yīng)力沿界面?zhèn)鬟f。
膠粘劑可靠性試驗對于材料科學和工程的各個方面都十分重要,尢其是對膠粘劑顯得更為重要。試驗不僅能測定膠粘劑的本身強度,而且還能評價粘接技術(shù)、表面清潔、表面處理的有效性、表面腐蝕、膠粘劑涂布、膠層厚度和固化條件等人們非常關(guān)心的問題。