(九)拉伸剪切蠕變性能的測定
測定在溫度、拉伸剪切應(yīng)力和時間的綜合影響下,粘接金屬與金屬用的環(huán)氧膠黏劑蠕變性能執(zhí)行GB/T 7750-1987標(biāo)準(zhǔn)。相當(dāng)?shù)膰鈽?biāo)準(zhǔn)為ASTM D2294-96。
(1)試樣
①試樣的形狀和尺寸,見圖9-20。
②試樣上兩孔中心與試樣中心線間的不同軸度為0.05~0.10。
③試樣應(yīng)按GB/T 7124-1986《膠黏劑拉伸剪切強度測定方法(金屬對金屬)》規(guī)定制備。
④試樣制備
a.用精度不低于0.02mm的量具測量試樣搭接面的長度和寬度。
b.用精度不低于0.002mm的儀器測量膠層厚度,取3點測量結(jié)果的算術(shù)平均值。
c.同一試驗條件的試樣數(shù)量不少于3個。
(2)試驗條件
①室溫試驗在溫度為(23±2)℃、相對濕度為45%~55%的環(huán)境下進行。
②高溫測試期間,試樣溫度應(yīng)保持穩(wěn)定,溫度波動不超過±1℃。偶然超出該波動范圍的情況應(yīng)予以記錄。
③測溫元件應(yīng)緊貼試樣搭接部位的中部,見圖9-21。
④試驗室內(nèi)嚴(yán)防震動。
⑤特殊條件試驗,可按商議后的技術(shù)條件規(guī)定的要求進行,并在試驗報告中注明。
(3)試驗設(shè)備
①試驗機力值的示值誤差應(yīng)不大于1%,不同心度按校正標(biāo)準(zhǔn)不大于15%。
②變形測量儀器的測量精度不低于0.002mm。
③引伸夾具的結(jié)構(gòu)和安裝應(yīng)能滿足準(zhǔn)確地測量試樣軸線方向上伸長的要求。
(4)試驗步驟
①光學(xué)讀數(shù)測試法
a.將試樣按圖9-22進行刻線,刻線寬度不大于0.05mm。
b.裝夾試樣,調(diào)整試驗機,并施加預(yù)載。預(yù)載不大于全部載荷的10%。
c.安裝變形測量儀器,調(diào)節(jié)儀器的零點。
d.逐漸地、平穩(wěn)地、迅速地施加全部載荷。待全部載荷施加后,同時記錄時間和變形值,并將其定為起始時間和變形起始點。該全過程需在1min內(nèi)完成。
e.確定變形起始點之后,按一定時間間隔測量相應(yīng)的變形值。時間間隔確定原則是開始短,逐漸加長。測量點數(shù)以繪制蠕變曲線的需要而定。
f.變形測量可根據(jù)要求協(xié)商確定為單側(cè)或雙側(cè)測量,同時確定單點、雙點或三點測量。見圖9-23。
g.試驗進行至規(guī)定時間后,保持試驗溫度,卸去主載荷(主載荷等于全部載荷減去預(yù)載荷)。1min后測量其瞬時恢復(fù)。
②引伸桿測試法
a.裝夾試樣,安裝變形測量裝置。用適當(dāng)增量的載荷(盡量不使試樣產(chǎn)生塑性變形)檢查試樣的安裝質(zhì)量,使兩側(cè)測量值的偏差不大于20%。
b.移動加熱爐,使試樣處于加熱爐恒溫區(qū)的中央。
c.升溫前施加不大于全部載荷10%的預(yù)載荷。
d.在適當(dāng)時間內(nèi)將溫度升至規(guī)定的溫度,并達到平穩(wěn)。記錄升溫時間,升溫時試樣上不允許有超過規(guī)定溫度3℃的溫度沖擊。
e.保溫至規(guī)定時間后,調(diào)整并確定引伸計的起始讀數(shù)。
f.按(4)試驗步驟①d.進行。
g.按(4)試驗步驟①e.進行。
h.變形值取兩側(cè)測量值的算術(shù)平均值。
i.按(4)試驗步驟①g.進行。
③試驗結(jié)果的處理和修正
a.試驗結(jié)果應(yīng)包括:瞬時應(yīng)變、總應(yīng)變和瞬時恢復(fù)。
b.試驗結(jié)果一般還需繪制成蠕變曲線。繪制蠕變曲線時,應(yīng)將記錄結(jié)果按時間間隔進行歸納處理。時間(t)取作橫坐標(biāo),變形量(δTτ)取作縱坐標(biāo)。
c.當(dāng)測量結(jié)果需進行變形量修正時,膠層的實際變形量δ,按公式(9-1)進行修正。
式中 δ———膠層的實際變形量,mm;
δTτ———試驗測量到的變形量,mm;
δ0———試片金屬材料的變形量,mm。
d.試片金屬材料的變形量δ0,可按公式(9-2)進行修正。
式中 S0———測量標(biāo)距值(見圖9-22),mm;
σm———金屬(剪板)材料的應(yīng)力值,MPa;
Em———金屬(剪板)材料的拉伸彈性模量,MPa。
e.δ0也可通過在同樣溫度和載荷條件下進行空白試驗獲得。卒白試樣如圖9-24所示。
(十)疲勞強度的測定
疲勞試驗時,對環(huán)氧膠黏劑系統(tǒng)重復(fù)施加指定負(fù)荷或形變,測量膠接試樣的抗疲勞能力,但并不測量其力學(xué)性能;若*初引入應(yīng)力時不致引起破壞,則可以使用其他幾種力學(xué)強度試驗試樣,例如單面搭接剪切試樣等。
根據(jù)美聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)方法1061號,試樣及其安裝方法如圖9-25所示。試驗機應(yīng)能以每分鐘1000~3600周的速率施加周期性負(fù)荷。負(fù)荷的波形為正弦波如圖9-26所示。加在樣品上的有一恒定的平均負(fù)荷(可以為零)及一交變負(fù)荷。記錄下引起破壞所需的周期數(shù),即疲勞壽命,并計算相應(yīng)的應(yīng)力。一般來說,試驗要對相同的樣品,以不同的脈動負(fù)荷重復(fù)進行。加荷的方式可以是軸向扭轉(zhuǎn)或撓曲。根據(jù)平均負(fù)荷或周期性負(fù)荷的大小,樣品中的凈應(yīng)力在同一個負(fù)荷周期內(nèi)可能是同向的,也可能是反向的。
疲勞試驗的數(shù)據(jù)經(jīng)常用“應(yīng)力-周期的對數(shù)”圖來表示。堡簍此圖:可確定疲勞耐久極限,即在一定數(shù)量的周期內(nèi),試樣能承受的*大脈動應(yīng)力。
疲勞強度通常定義為在一定時間內(nèi),即經(jīng)過一定數(shù)量(N)個周期負(fù)荷后,引起接頭破壞所加的*大應(yīng)力。N等于107,或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN 53285,N=2×107。
疲勞強度測定可參照ASTM D3166-99標(biāo)準(zhǔn)。
(十一)持久強度的測定
通常把在恒定溫度下,規(guī)定時間內(nèi)膠黏劑單位粘接面所能持續(xù)承受的大高靜負(fù)荷稱為持久強度(MPa)。持久強度試驗是考核粘接接頭的強度穩(wěn)定性一種方法。它是在不考慮變形的情況下,測定溫度、時間、強度3者之間的關(guān)系。試驗時溫度一般都恒定,主要測定時間與強度之間的關(guān)系。
持久強度和蠕變試驗方法有許多方面是相同的,試驗設(shè)備有些也相同。
ASTM D2919-01所采用的試樣如圖9-27所示。持久強度試驗所用儀器設(shè)備比較簡單,一般可自制。設(shè)備的機架要有堅固的剛度和強度,加載機構(gòu)的負(fù)荷誤差要小于±1%,負(fù)荷的中心線與試樣的中心線要保持一致。還要有試樣破壞時的保護裝置和時間記錄裝置。試驗結(jié)果以持久強度表示。其符號τTt或δTt分別為剪切持久強度和拉伸持久強度,T為溫度,t為時間。
剝離應(yīng)力粘接接頭耐久性的測定參照ASTM D2918-99標(biāo)準(zhǔn);拉伸剪切應(yīng)力粘接接頭耐久性的測定參照ASTM D2919-01標(biāo)準(zhǔn)。